Le James Webb Space Telescope, un digne successeur à Hubble

  » 20 années d’innovation et de travail et voici le résultat. Nous ouvrons un tout nouveau territoire pour l’astronomie. Nous verrons des choses que nous n’avons jamais pu voir dans le passé, parce que ce télescope est bien plus puissant que même le grand télescope Hubble. « 

Ces mots sont ceux de John Mather, prix Nobel de physique 2006 et scientifique en chef sur le projet du James Webb Space Telescope ou en abrégé le JWST.

Ce projet, initié dès 1996 et dont le nom a été choisi en l’honneur du second administrateur de la NASA, est le fruit de la collaboration de 17 nations et notamment des agences américaine (NASA), canadienne (CSA) et européenne (ESA). Le budget total, initialement estimé à 1 milliard de dollars pour un lancement prévu entre 2007 et 2011 a finalement explosé pour atteindre près de 9 milliards de dollars, tandis que le départ pour l’espace s’est vu retardé de près de 7 ans.

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Le miroir principal du JWST à l’issue de son assemblage au Goddard Space Flight Center, en Mai 2016 (source : GSFC)

Le gigantesque miroir du JWST a une surface équivalente à 7 fois celle du télescope spatial Hubble dont il doit assurer le remplacement. Il est d’ailleurs si large qu’il ne pouvait être conçu en un seul morceau. La surface dorée de son miroir principal est ainsi formée de 18 morceaux de forme hexagonale, inscrits dans un cercle de 6,5 mètres de diamètre, représentant une surface utile de 25 m².

Il deviendra ainsi le plus grand télescope spatial bien qu’en comparaison des télescopes terrestres, il reste dans la catégorie des poids légers. Cependant, sa localisation, en dehors de la sphère protectrice qu’est notre atmosphère, lui permet de s’affranchir des inconvénients que celle-ci apporte lorsque l’on souhaite observer le ciel toujours plus profondément.

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Comparaison de la taille du miroir principal du JWST avec d’autres télescopes (source : Wikimedia Commons)

Le JWST sera amené au point de Lagrange L2 du système Terre-Soleil, à 1,5 million de km de notre planète (comme le satellite Gaia par exemple). Cet emplacement très particulier, qui se trouve dans l’alignement du Soleil et de la Terre (« derrière » la Terre par rapport au soleil), permettra au télescope de se maintenir dans une position stable vis à vis de ces deux corps. Pour être très précis, le télescope va en fait tourner autour de ce point L2 afin ne pas se trouver dans l’ombre de la Terre et de profiter de ses rayons pour alimenter des panneaux solaires et faire de la science en continu !

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Vue d’artiste du JWST où l’on peut voir le télescope en haut, le bouclier solaire au milieu et la plateforme équipée de ses panneaux solaires en bas (source : ESA)

Le JWST devra être maintenu à basse température, ce qui explique la distance à laquelle il sera placé. Ceci va permettre au satellite de déployer un bouclier solaire, tel un parapluie, qui permettra de maintenir une température de 45 degrés Kelvin (-228 °C). Le bouclier solaire scindera le télescope en une partie chaude (plateforme, panneaux solaires) et une partie froide (miroir, instruments).
Ces températures très faibles au niveau de la partie optique signifient que le JWST aura la faculté d’observer avec grande précision dans les longueurs d’ondes infrarouges, ce qui constitue l’intérêt majeur de cette mission.

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Le bouclier solaire du JWST en cours d’assemblage dans les locaux de Northrop Grumman en Californie (source : NASA)

En effet, l’observation dans le spectre infrarouge depuis l’espace, sur Hubble (HST dans le schéma ci-dessous) notamment, se heurtait à ce problème de lueur du télescope lui-même, qui chauffait inévitablement et limitait donc sa sensibilité aux infrarouges. Le télescope Spitzer lancé en 2003 observe quant à lui effectivement dans l’infrarouge (de 3,6 à 160 microns) mais possède un miroir principal de petit diamètre (85 centimètres) limitant sa résolution spatiale (la définition de ses images).

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Comparaison des spectres d’observation de Hubble, du JWST et de Spitzer (source : NASA)

Un autre des atouts du JWST est sa position fixe dans l’espace, qui offrira un point de vue ininterrompu sur les objets célestes. Combiné à sa grande surface de collecte, cela permettra au télescope de capter beaucoup de lumière émise par ces objets très distants. Ceci revêt un intérêt particulier en ce qui concerne l’étude des planètes et exoplanètes. L’observatoire spatial Kepler lancé en 2009 a ainsi pu identifier avec quasi certitude plus d’un millier de planètes orbitant autour d’autres étoiles de notre Univers. Les images infrarouges d’une résolution inégalée qu’offrira le JWST permettront d’étudier les candidates les plus prometteuses (dans un premier temps des géantes gazeuses orbitant des étoiles proches) et peut-être même d’étudier leurs atmosphères.

Cet incroyable projet est mené par le Goddard Space Flight Center de la NASA situé à Greenbelt dans le Maryland, tandis que le maître d’oeuvre est l’entreprise Northrop Grumman Aerospace Systems.

A deux ans de son lancement prévu en octobre 2018, les mois à venir seront chargés pour le nouveau télescope spatial. La partie optique subira dès novembre des tests de vibration et des tests acoustiques reproduisant les conditions du lancement puis sera transportée vers le Johnson Space Center de Houston pour des tests en vide thermique. Le miroir et son instrument seront ensuite assemblés avec la plateforme et le bouclier solaire sur le site californien de Northrop Grumman à Redondo Beach.

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Maquette à l’échelle 1 du JWST présenté sur le salon South by Southwest à Austin (Texas) en 2015 et 2016 (source : NASA/Chris Gunn)

Ce n’est finalement que mi-2018 que le télescope devrait quitter les côtes américaines pour rejoindre la Guyane française et Kourou via le canal du Panama. Là-bas l’attendra une autre étape critique dans sa préparation au lancement. En effet, le James Webb Space Telescope constituera  l’une des plus importantes charges utiles déployées jusqu’ici par Ariane 5. Le véhicule sera monté sur un adaptateur spécial, plié sous la coiffe de la fusée, dont il sera libéré rapidement après le lancement, ce qui marquera le début d’un voyage de 30 jours vers sa destination finale à 1,5 millions de kilomètres de la Terre. Ces quelques semaines de trajet seront l’occasion d’entreprendre le lent et gracieux processus de déploiement du télescope, illustré dans la vidéo suivante. Mais ça on en reparlera en 2018…

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