Télescope spatial Hubble - Définition et Explications

Le télescope spatial Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en orbite à environ 600 kilomètres d'altitude, il effectue un tour complet de la Terre...) (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en orbite à environ 600 kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par la lumière dans le...) d'altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et biogéographique qui explique la répartition de la...), il effectue un tour complet de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse...) toutes les 100 minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de terrain est la carte...). Il est nommé en l'honneur de l'astronome (Un astronome est un scientifique spécialisé dans l'étude de l'astronomie.) Edwin Hubble. Son lancement, effectué le 24 avril 1990 par une navette spatiale (Une navette spatiale, dans le domaine de l’astronautique, est un véhicule aérospatial réutilisable conçu pour assurer la desserte des...), est le fruit (En botanique, le fruit est l'organe végétal protégeant la graine. Caractéristique des Angiospermes, il succède à la fleur par transformation du...) d'un long travail de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne...) de la NASA.

Ce télescope a une résolution optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) meilleure que 0,1 seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une...) d'arc. Il est prévu de le remplacer en 2013 par le James Webb Space Telescope (Le James Webb Space Telescope (JWST), anciennement appelé le Next Generation Space Telescope (NGST), est un projet de télescope de la NASA avec le concours de l'Agence spatiale européenne (ESA) et de...) (précédemment nommé Télescope spatial nouvelle génération, en anglais Next Generation Space Telescope ou NGST).

Travailler en dehors de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) a des avantages parce que l'atmosphère obscurcit des images et absorbe le rayonnement électromagnétique (Un rayonnement électromagnétique désigne une perturbation des champs électrique et magnétique.) à certaines longueurs d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle...), principalement dans l'infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.).

Description technique

Le télescope Hubble pèse environ 11 tonnes, fait 13,2 mètres de long, a un diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère....) maximum de 4,2 mètres et a coûté 2 milliards de dollars US. C'est un télescope réflecteur à deux miroirs ; le miroir (Un miroir est un objet possédant une surface suffisamment polie pour qu'une image s'y forme par réflexion et conçu à cet effet. C'est souvent une couche métallique fine, qui, pour être...) primaire a un diamètre d'environ 2,4 mètres. Il est couplé à divers spectromètres et trois caméras : une à champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) étroit pour les objets faiblement lumineux, une autre à large champ pour les images planétaires et une pour l'infrarouge.

Il emploie deux panneaux solaires pour produire de l'électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la matière, se manifestant par une énergie. L'électricité désigne également la branche de la physique qui étudie les phénomènes électriques et...), qui est principalement utilisée par les caméras et les quatre grands volants employés pour orienter et stabiliser le télescope. La caméra (Le terme caméra est issu du latin : chambre, pour chambre photographique. Il désigne un appareil de prise de vues animées, pour le cinéma, la télévision ou la vidéo.) infrarouge et le spectromètre (Un spectromètre est un appareil de mesure permettant d'étudier de décomposer une quantité observée — un faisceau lumineux en spectroscopie, ou bien un mélange de molécules par exemple en spectrométrie de masse —...) multi-objet doivent également être refroidis à -180 °C.

Découvertes

Le champ profond de Hubble (Le champ profond de Hubble, ou HDF pour Hubble Deep Field, est une région de l'hémisphère nord de la sphère céleste située dans la constellation de la Grande Ourse, couvrant 30...), contenant plus d'un millier de galaxies.

• Hubble a fourni (Les Foúrnoi Korséon (Grec: Φούρνοι Κορσέων) appelés plus...), en 1994, des images de la collision (Une collision est un choc direct entre deux objets. Un tel impact transmet une partie de l'énergie et de l'impulsion de l'un des corps au second.) de la comète Shoemaker-Levy 9 (La comète Shoemaker-Levy 9 (D/1993 F2) est nommée ainsi car c'est la neuvième comète découverte par Carolyn, Eugene M. Shoemaker et David Levy.) avec Jupiter.
• La preuve que des planètes gravitent autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5...) d'étoiles autres que le Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est...) a été obtenue pour la première fois avec Hubble.
• Les observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande...) avec Hubble ont également prouvé que la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de l'espace...) sombre de notre galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la suite de deux autres...) ne peut pas consister uniquement de petites étoiles peu lumineuses.
• Certaines des observations menant au modèle actuel de l'accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique, plus précisément en cinématique, l'accélération est une grandeur vectorielle qui indique la...) de l'univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) ont été effectuées à l'aide du télescope spatial Hubble.
• La théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une...) que la plupart des galaxies contiennent un trou noir (En astrophysique, un trou noir est un objet massif dont le champ gravitationnel est si intense qu’il empêche toute forme de matière ou de rayonnement de s’en échapper (à l'exception notable de la radiation...) en leur centre a été partiellement confirmée par de nombreuses observations.
• En décembre 1995, Hubble a photographié le champ profond de Hubble, une région couvrant un 30-millionièmes du ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) et contenant plusieurs milliers de galaxies. Une autre image, mais du ciel austral (Le mot austral (du latin australis) est un adjectif qualifiant ce qui se situe dans l'hémisphère sud.), a aussi été faite et est remarquablement semblable, renforçant la thèse (Une thèse (du nom grec thesis, se traduisant par « action de poser ») est l'affirmation ou la prise de position d'un locuteur, à l'égard du sujet ou du thème...) que l'univers est uniforme à grande échelle (La grande échelle, aussi appelée échelle aérienne ou auto échelle, est un véhicule utilisé par les sapeurs-pompiers, et qui emporte une échelle escamotable de grande...) et que la terre occupe un endroit quelconque dans l'univers.

Lancement et déception initiale

Le télescope a été lancé le 25 avril 1990 par la mission STS-31 de la navette spatiale Discovery (Discovery est une navette spatiale américaine. Comme Endeavour, elle porte le nom d'un des navires du grand cartographe et explorateur anglais James Cook.). Ce lancement avait déjà été retardé en 1986 à cause de la catastrophe (Une catastrophe est un événement brutal, d'origine naturelle ou humaine, ayant généralement la mort et la destruction à grande échelle pour conséquence.) de la navette spatiale Challenger (Challenger était une navette spatiale américaine originellement conçue à des fins de test.) en janvier de cette année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.).

Les premières images fournies par le télescope ont généralement été considérées comme très décevantes par les astronomes et tous ceux concernés par le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration...). Ces images étaient floues et, malgré le traitement d'image, n'atteignaient pas la résolution prévue. Il fut établi que la société Perkin-Elmer en charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un bénéfice non pécuniaire pour...) de tailler le miroir principal, avait légèrement trop aplati les bords à cause d'un mauvais étalonnage de l'instrument de vérification de courbure (Intuitivement, courbe s'oppose à droit : la courbure d'un objet géométrique est une mesure quantitative du caractère « plus ou moins courbé » de cet objet. Par exemple :). Ce problème aurait pu être détecté avant le lancement mais ne le fut pas pour des raisons économiques.

Missions d'entretien

Le télescope a été revisité quatre fois par des astronautes opérant à partir de navettes spatiales afin de corriger les défauts de fonctionnement et d'installer de nouveaux équipements. De plus, en raison du freinage atmosphérique, le télescope perd lentement de l'altitude (et gagne de la vitesse). On profite donc de chacune de ces visites d'entretien pour replacer le télescope à une orbite plus haute à l'aide de la navette (Une navette spatiale, dans le domaine de l'astronautique, est un véhicule aérospatial réutilisable conçu pour assurer la desserte des stations spatiales en orbite basse mais pouvant aussi assurer...).

• La mission d'entretien 1 (STS-61), en décembre 1993, a installé plusieurs instruments et d'autres équipements. Les plus importants du point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) astronomique étaient : COSTAR, un ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une...) de cinq miroirs correctifs ; et WF/PC-II, une version améliorée de caméra à champ large qui incorporait également un système de correction optique. Le 13 janvier 1994, la NASA déclara que la mission était un succès total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme. Exemple : "Le total des...) et montra les premières nouvelles images qui étaient beaucoup plus nettes.

• La mission d'entretien 2 (STS-82), en février 1997, remplaça le spectrographe haute résolution et le spectrographe pour objets faibles par un nouveau spectrographe et ajouta une nouvelle caméra infrarouge couplée à un spectrographe multi-objet (Near Infrared Camera / Multi-Object Spectrograph, NICMOS).
• La mission d'entretien 3A (STS-103), en décembre 1999, remplaça des gyroscopes et les senseurs de guidage précis qui étaient devenus défectueux et un nouvel ordinateur (Un ordinateur est une machine dotée d'une unité de traitement lui permettant d'exécuter des programmes enregistrés. C'est un ensemble de circuits électroniques...) fut installé.
• La mission d'entretien 3B (STS-109), en mars 2002, permit de réparer et d'améliorer plusieurs pièces, mais en exigeant des sorties prolongées et délicates dans l'espace. Les opérations effectuées furent :
  • La mise à jour (Une mise à jour, souvent abrégé en MAJ ou MàJ, est l'action qui consiste à mettre « à jour », ou bien...) des générateurs, ce qui fut particulièrement difficile car ceux-ci n'étaient pas conçus pour être remplacés en orbite et demandait aussi un arrêt total du télescope pour la première fois depuis sa mise en opération.
  • Le remplacement de ses panneaux solaires. Les nouveaux panneaux sont basés sur ceux conçus pour les satellites (Satellite peut faire référence à :) de communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine...) Iridium (L'iridium est un élément chimique de symbole Ir et de numéro atomique 77.). Ils ont seulement les deux-tiers de la taille des anciens panneaux qui étaient abîmés, avec pour résultat une diminution du freinage atmosphérique tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en fournissant 30 % de puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) en plus. Cette puissance additionnelle permettra à tous les instruments à bord de Hubble de fonctionner simultanément.
  • Le remplacement de la caméra pour objets faibles (Faint Object Camera) par une caméra de prospection avancée (Advanced Camera for Surveys). Ces deux instruments ont chacun la taille d'une cabine (Sur un bateau, une cabine désigne une pièce d'habitation pour une ou plusieurs personnes. Une cabine peut prendre plusieurs aspects : sur un grand navire, elle prend l'apparence d'un chambre d'hôtel pour les passagers et d'une...) téléphonique.
  • L'installation d'une unité de refroidissement dans la caméra infrarouge NICMOS qui était non-fonctionnelle.

L'accomplissement de cette mission augmenta considérablement les possibilités de Hubble, quasiment un nouvel instrument selon certains fervents.

• Une cinquième et dernière mission sera faite par la navette spatiale à la suite de l'approbation de l'administrateur de la NASA Michael Griffin (Le Dr. Michael Douglas Griffin (né le 1er novembre 1949) est l'administrateur de la NASA depuis le 13 avril 2005. Il a déjà occupé précédemment plusieurs postes...). La mise à niveau consistera à installer deux nouveaux instruments scientifiques : le spectrographe des origines cosmiques (COS) et la troisième caméra à grand champ (WFC-3).

L'après Hubble

La NASA avait l'intention de lancer le télescope de l'espace de nouvelle génération (NGST ou James Webb Space Telescope) en 2009 et d'arrêter Hubble l'année suivante. Hubble, qui a été conçu pour une durée de 15 années, sera donc en service pour 20 ans. Cependant, la mission de maintenance, prévue pour la mi-2005, a été annulée. Elle devait permettre d'installer une nouvelle caméra à large champ et un spectrographe à ultraviolet (Le rayonnement ultraviolet (UV) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde intermédiaire entre celle de la lumière visible et celle des rayons X.) ultra (ULTra (pour (en)« Urban Light Transport ») est un système de transport individuel de type Personal Rapid Transit (PRT), autrement dit un moyen de...) sensible. Mais elle aurait nécessité des investissements coûteux pour améliorer la sécurité de la navette qui ne sont pas nécessaires pour ses interventions sur la Station spatiale internationale (La Station spatiale internationale (en anglais International Space Station ou ISS) est un habitat placé en orbite terrestre basse, occupé en permanence par un équipage international qui se...). Le lancement du NGST est prévu maintenant au plus tôt en 2013 par un lanceur ( Lanceur, terme de l'astronautique Lanceur, terme du baseball ) Ariane 5 (Ariane 5 est un lanceur de l'Agence spatiale européenne (ESA), développé pour placer des satellites sur orbite géostationnaire et des charges lourdes en orbite basse. Il fait partie de la famille des lanceurs Ariane et...).

Maintenant la NASA et la communauté des astronomes doivent décider ce qui devra éventuellement succéder à Hubble. Le NGST pourrait sembler être la réponse à cette question, mais le NGST sera uniquement un télescope infrarouge, alors que le Hubble couvrait la gamme de l'infrarouge proche jusqu'au proche ultraviolet en passant bien sûr par le visible.

Ce qui complique la question, ce sont les avancées stupéfiantes de la technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) des télescopes opérant à partir de la Terre qui ont été faites depuis que Hubble a été conçu.

L'Agence spatiale canadienne (L'Agence spatiale canadienne (ASC) ou en anglais Canadian Space Agency (CSA), est le service gouvernemental responsable du programme spatiale canadien. Elle a été...) (ASC), propose d'envoyer un robot (Un robot est un dispositif mécatronique (alliant mécanique, électronique et informatique) accomplissant automatiquement soit des tâches qui sont généralement dangereuses, pénibles,...) afin d'entretenir le télescope. Début 2005 cette option est annulée et pourrait être remplacée par une mission de navette spatiale vers la fin 2007.