Avec chaque centimètre d'ouverture supplémentaire,avec chaque seconde supplémentaire de temps d'observation et chaque atome de bruit atmosphérique supplémentaire retiré du champ de vision du télescope, l'Univers peut être vu mieux, plus profondément et plus clairement.
Lorsque le télescope Hubble a commencé à fonctionner1990, il ouvre une nouvelle ère dans l'astronomie - l'espace. Il n'y avait plus besoin de combattre l'atmosphère, de s'inquiéter des nuages ou du scintillement électromagnétique. Tout ce qui était nécessaire était de tourner le satellite vers la cible, de la stabiliser et de collecter des photons. En 25 ans, les télescopes spatiaux ont commencé à couvrir tout le spectre électromagnétique, permettant pour la première fois de voir l'univers à chaque longueur d'onde de la lumière.
Mais à mesure que nos connaissances ont augmenté, elles se sontnotre compréhension de l'inconnu. Plus nous regardons loin dans l'univers, plus le passé que nous voyons est profond: un temps fini depuis le Big Bang, combiné à la vitesse finie de la lumière, fournit une limite à ce que nous pouvons observer. De plus, l'expansion de l'espace elle-même travaille contre nous, étirant la longueur d'onde de la lumière des étoiles alors qu'elle traverse l'univers jusqu'à nos yeux. Même le télescope spatial Hubble, qui nous offre la vue la plus profonde et la plus époustouflante de l'univers que nous ayons jamais découverte, est limité à cet égard.
Hubble est un télescope incroyable, mais il présente un certain nombre de limitations fondamentales:
Ces galaxies sont belles, lointaines et existaient lorsque l'univers n'avait que 4% de son âge actuel. Mais on sait que les étoiles et les galaxies existaient encore plus tôt.
Pour voir cela, le télescope doit avoir plushaute sensibilité. Cela signifie un passage à des longueurs d'onde plus longues et à des températures plus basses que le Hubble. C'est pourquoi le télescope spatial James Webb est en cours de création.
Conception du télescope spatial James Webb (JWST)pour surmonter précisément ces limitations: avec un diamètre de 6,5 m, le télescope peut collecter 7 fois plus de lumière que le Hubble. Il ouvre la possibilité de l'ultra-spectroscopie haute résolution de 600 nm à 6 microns (4 fois la longueur d'onde que Hubble peut voir), pour effectuer des observations dans la région infrarouge moyen du spectre avec une sensibilité plus élevée que jamais. Le JWST utilise un refroidissement passif à la température de la surface de Pluton et est capable de refroidir activement les appareils infrarouges moyens jusqu'à 7 K.Le télescope James Webb offrira l'occasion de faire de la science d'une manière que personne d'autre n'a fait auparavant.
Cela permettra:
Le niveau de recherche scientifique du JWST ne ressemble à rien dans le passé, c'est pourquoi le télescope a été choisi comme mission phare de la NASA dans les années 2010.
Techniquement parlant, le nouveau télescopeJames Webb est une véritable œuvre d'art. Le projet a parcouru un long chemin avec des dépassements de budget, des retards de calendrier et le risque d'annulation du projet. Après l'intervention de la nouvelle direction, tout a changé. Le projet a soudainement commencé à fonctionner comme sur des roulettes, les fonds ont été alloués, les erreurs, les échecs et les problèmes ont été pris en compte, et l'équipe JWST a commencé à s'adapter à tous les délais, calendriers et limites budgétaires. Le lancement de l'appareil est prévu en octobre 2018 sur la fusée Ariane-5. L'équipe ne suit pas seulement le calendrier, elle dispose de neuf mois de réserve pour faire face à toutes les éventualités afin que tout soit assemblé et prêt pour cette date.
Le télescope James Webb comprend 4 parties principales.
Comprend tous les miroirs, dont le plusdix-huit miroirs dorés segmentés primaires sont efficaces. Ils seront utilisés pour collecter la lumière stellaire distante et la concentrer sur des instruments d'analyse. Tous ces miroirs sont actuellement prêts et impeccables, fabriqués dans les délais prévus. Une fois assemblés, ils seront pliés en une structure compacte pour être lancés à plus d'1 million de km de la Terre jusqu'au point L2 de Lagrange, puis se déplieront automatiquement pour former une structure en nid d'abeille qui collectera la lumière à ultra-longue portée pendant de nombreuses années. C'est une chose vraiment magnifique et un résultat réussi des efforts titanesques de nombreux spécialistes.
Le Webb est équipé de quatredes outils prêts à 100%. La caméra principale du télescope est une caméra proche infrarouge: de la lumière orange visible à l'infrarouge profond. Il fournira des images inédites des premières étoiles, des plus jeunes galaxies encore en train de se former, des jeunes étoiles de la Voie lactée et des galaxies voisines, des centaines de nouveaux objets dans la ceinture de Kuiper. Il est optimisé pour l'imagerie directe des planètes autour d'autres étoiles. Ce sera la caméra principale utilisée par la plupart des observateurs.
Cet instrument divise non seulement la lumière enlongueurs d'onde séparées, mais capable de le faire pour plus de 100 objets distincts en même temps! Cet appareil sera un spectrographe Webb polyvalent capable de fonctionner dans 3 modes de spectroscopie différents. Il a été construit par l'Agence spatiale européenne, mais de nombreux composants, y compris les détecteurs et la batterie à volets multiples, ont été fournis par le Centre de vol spatial. Goddard (NASA). Cet appareil a été testé et est prêt à être installé.
L'appareil sera utilisé pour le haut débitvisualisation, c'est-à-dire qu'avec son aide, les images les plus impressionnantes de tous les outils Webb seront obtenues. Scientifiquement, il sera très utile pour mesurer les disques protoplanétaires autour des jeunes étoiles, mesurer et visualiser les objets de la ceinture de Kuiper et la poussière chauffée par la lumière des étoiles avec une précision sans précédent. Ce sera le seul instrument avec un refroidissement cryogénique jusqu'à 7 K. Par rapport au télescope spatial Spitzer, cela améliorera les résultats d'un facteur 100.
Le dispositif permettra de produire :
Cet instrument a été créé par l'Agence spatiale canadienne. Après avoir réussi les tests cryogéniques, il sera également prêt à être intégré dans le compartiment des instruments du télescope.
Les télescopes spatiaux n'en sont pas encore équipés.L'un des aspects les plus intimidants de chaque lancement est l'utilisation d'un tout nouveau matériau. Plutôt que de refroidir activement l'ensemble du vaisseau spatial avec un réfrigérant jetable et consommable, le télescope James Webb utilise une toute nouvelle technologie - un écran solaire à 5 couches qui sera déployé pour refléter le rayonnement solaire du télescope. Cinq feuilles de 25 mètres seront reliées par des tiges de titane et installées après le déploiement du télescope. La protection a été testée en 2008 et 2009. Les modèles grandeur nature qui ont participé aux tests en laboratoire ont fait tout ce qu'ils avaient à faire ici sur Terre. C'est une belle innovation.
De plus, c'est aussi un concept incroyable :non seulement en bloquant la lumière du soleil et en plaçant le télescope dans l'ombre, mais en le faisant de manière à ce que toute la chaleur soit rayonnée dans la direction opposée à l'orientation du télescope. Chacune des cinq couches dans le vide de l'espace deviendra froide avec la distance de l'extérieur, qui sera légèrement plus chaude que la température de la surface de la Terre - environ 350-360 K. La température de la dernière couche devrait chuter à 37- 40 K, ce qui est plus froid que la nuit à la surface de Pluton.
De plus, des mesures importantes ont été prisesprécautions pour se protéger de l'environnement hostile de l'espace lointain. L'une des choses dont il faut s'inquiéter ici sont les minuscules cailloux de la taille des cailloux, des grains de sable, des grains de poussière et encore plus petits, volant à travers l'espace interplanétaire à des dizaines voire des centaines de milliers de km/h. Ces micrométéorites sont capables de faire de minuscules trous microscopiques dans tout ce qu'ils rencontrent : engins spatiaux, combinaisons d'astronautes, miroirs de télescope, etc. Si les miroirs ne présentent que des bosses ou des trous, ce qui réduit légèrement la quantité de "bonne lumière" disponible, le pare-soleil pourrait se déchirer d'un bord à l'autre, rendant la couche entière inutile. Une idée géniale a été utilisée pour lutter contre ce phénomène.
L'ensemble du bouclier solaire a été divisé en sections de telle manièrede sorte que s'il y a une petite cassure dans un, deux ou même trois d'entre eux, la couche ne se cassera pas davantage, comme une fissure dans le pare-brise d'une voiture. Le cloisonnement gardera toute la structure intacte, ce qui est important pour éviter la dégradation.
C'est l'élément le plus courant, puisque tout le monde atélescopes spatiaux et missions scientifiques. JWST l'a unique, mais aussi complètement prêt. Il ne reste plus à l'entrepreneur général du projet Northrop Grumman qu'à finir le bouclier, assembler le télescope et le tester. L'appareil sera prêt à être lancé dans 2 ans.
Si tout va bien, l'humanité se retrouveraà l'aube de grandes découvertes scientifiques. La couverture de gaz neutre qui a jusqu'à présent obscurci la vue des premières étoiles et galaxies sera supprimée par les capacités infrarouges et l'énorme luminosité de Webb. Ce sera le télescope le plus grand et le plus sensible avec une vaste gamme de longueurs d'onde de 0,6 à 28 microns (l'œil humain voit 0,4 à 0,7 microns) jamais construit. Il devrait fournir une décennie d'observations.
Selon la NASA, la durée de la mission Webb sera de5,5 à 10 ans. Elle est limitée par la quantité de carburant nécessaire pour maintenir une orbite et la durée de vie de l'électronique et des équipements dans les conditions difficiles de l'espace. Le télescope orbital James Webb transportera un approvisionnement en carburant pendant toute la période de 10 ans, et 6 mois après le lancement, des tests d'assistance en vol seront effectués, ce qui garantit 5 ans de travail scientifique.
Le principal facteur limitant estla quantité de carburant à bord. À la fin, le satellite s'éloignera du point L2 de Lagrange, entrant sur une orbite chaotique à proximité immédiate de la Terre.
Coma de cela, d'autres problèmes peuvent survenir:
Le test le plus difficile qui attend le télescope James Webb est le lancement et le placement sur une orbite donnée. Ces situations ont été testées et passées avec succès.
Si le télescope James Webb fonctionne enfonctionnement normal, il y aura assez de carburant pour assurer son fonctionnement de 2018 à 2028. En outre, il existe un potentiel de ravitaillement qui pourrait prolonger la durée de vie du télescope d'une autre décennie. Tout comme le Hubble fonctionne depuis 25 ans, le JWST pourrait fournir une génération de science révolutionnaire. En octobre 2018, le lanceur Ariane 5 mettra en orbite le futur de l'astronomie qui, après plus de 10 ans de travail acharné, est prêt à porter ses fruits. L'avenir des télescopes spatiaux est presque là.
