Le télescope James Webb sur orbite finale !

Après presque un mois de voyage, le télescope spatial James Webb est arrivé à sa destination finale autour du deuxième point de Lagrange Soleil-Terre, ou L2.

Manoeuvre MCC2 effectuée avec succès

La grande majorité de l’énergie nécessaire pour placer le télescope Webb en orbite L2 a été fournie par la fusée Ariane 5 et avec une très grande précision. Après la séparation de l’observatoire du lanceur, plusieurs petits ajustements de la trajectoire ont tout de même été exécutés (manoeuvres de correction à mi-parcours ou MCC), pour faciliter la mise sur orbite de l’observatoire [(re)lire Le télescope spatial James Webb entièrement déployé !]. La MCC2 est la manoeuvre finale pour affiner l’orbite du halo de Webb.

Ce lundi 24 janvier à 19h00 UTC, le télescope spatial James Webb a allumé ses moteurs pendant 297 secondes (presque 5 minutes) afin d’effectuer la manoeuvre MCC2.

La fusée Ariane 5 a donné à Webb l’énergie nécessaire pour parcourir la grande distance de près 1,5 million de kilomètres, mais pas tout à fait assez d’énergie pour échapper à la gravité terrestre. S’il n’y avait pas de manoeuvre de correction, le Webb serait sur une orbite extrêmement elliptique, avec une altitude de périgée de 300 kilomètres et une altitude d’apogée de 1 300 000 kilomètres. Si Ariane 5 avait donné à Webb un peu trop d’énergie pour l’amener à L2, l’observatoire irait trop vite et il dépasserait son orbite scientifique souhaitée. Webb devrait effectuer une manœuvre de freinage importante en poussant vers le Soleil pour ralentir. Non seulement cette manoeuvre coûterait beaucoup de carburant, mais elle serait impossible car elle obligerait Webb à tourner à 180° pour se diriger vers le Soleil, ce qui aurait exposé ses optiques et instruments de télescope directement au Soleil et le surchauffant au-delà de ce qu’ils pourraient supporter.

Le JWST a ainsi effectué par lui-même le reste du chemin à parcourir pour rejoindre son orbite de fonctionnement. Mais comme Ariane 5 a mis le Webb sur une trajectoire tellement précise que l’allumage de ce 24 janvier a été minime, économisant le carburant à bord et donc permettant une mission scientifique prolongée.

Tout s’est donc bien passé et le JWST se trouve désormais sur son orbite de halo au point de Lagrange L2.

C’est quoi orbite de halo en L2 ?

Avec le couple Terre-Soleil, il existe 5 points de Lagrange, appelés de L1 à L5. Ce sont des points fictifs qui possèdent des propriétés gravitationnelles particulières. L1, L2, et L3 se situent sur l’axe Terre-Soleil alors que L4 et L5 sont à 60º. L1, L2 et L3 sont dits « métastables ».

Le point de Lagrange L2, où va fonctionner JWST est l’endroit où la force centrifuge compense l’attraction du Soleil et de la Terre. Avec L1, ce point tourne de manière synchrone avec la Terre. L2 se trouve dans l’ombre de la Terre. Si on se trouve à L2 et qu’on se rapproche un peu de la Terre, l’équilibre est rompu et on retombe vers la Terre. On ne peut rester à L2 que si on orbite dans un plan perpendiculaire à l’axe Terre-Soleil, pour maintenir l’équilibre.

Le Webb a été lancé du côté de la Terre orienté vers le Soleil et a parcouru une trajectoire légèrement incurvée sur environ 1 609 344 km pour entrer dans son orbite de halo L2. Une orbite de halo est une orbite qui, plutôt que de suivre un seul chemin, est une orbite qui varie périodiquement à travers une série de chemins. Il est plus simple, plus facile et plus efficace d’orbiter autour de L2 que de s’attarder précisément à L2.

A cette orbite, le Webb sera orienté de telle façon que le pare-soleil soit perpendiculaire au Soleil, de sorte que les miroirs et les instruments de Webb soient dans une obscurité totale et froide (la Terre est suffisamment éloignée pour que la chaleur à peu près à température ambiante qui en émane ne réchauffe pas Webb) afin d’observer dans l’infrarouge [(re)lire James Webb Space Telescope, l’observatoire spatial XXL].

De plus, en orbite plutôt qu’en étant exactement à L2, Webb n’aura jamais le Soleil éclipsé par la Terre, ce qui est nécessaire pour la stabilité thermique de Webb et pour la production d’électricité. En fait, l’orbite de Webb autour de L2 est plus grande que l’orbite de la Lune autour de la Terre ! L2 est également pratique pour maintenir en permanence le contact avec le centre d’opérations de la mission sur Terre via le réseau d’antennes de la NASA « Deep Space Network ». 

D’autres observatoires spatiaux dont WMAP, Herschel, GAIA et Planck orbitent au point L2 Soleil-Terre pour les mêmes raisons.

Et Maintenant ?

La mission du JWST ne va pas commencer tout de suite. Il faut environ 6 mois pour calibrer tous les instruments scientifiques. On appelle ça la « phase de commissioning ». A suivre !

Sources principales : https://blogs.nasa.gov/webb/2022/01/21/webbs-journey-to-l2-is-nearly-complete/ et explications des points de Lagrange.