Télescope spatial - Définition
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Historique
Aux États-Unis la création d’un télescope spatial est évoqué pour la première fois en 1946 par Lyman Spitzer, un professeur et chercheur de l’université Yale, qui démontre dans son article intitulé « Les avantages d’une observatoire extra-terrestre dans le domaine de l’astronomie » qu’un télescope placé dans l’espace offre un grand nombre d’avantages car explique-t-il l’atmosphère terrestre filtre et déforme la lumière venue des étoiles. Même le télescope le plus perfectionné ne peut pas échapper à ce phénomène alors qu’un télescope situé en orbite le peut. Par ailleurs l’atmosphère bloque une grande partie du spectre électromagnétique comme le rayonnement X émis par des phénomènes de haute température dans les étoiles et dans d’autres objets si bien que celui-ci ne peut pas être détecté. Un télescope spatial pourrait permettre aux scientifiques de mesurer également ce type d’émission.
Les premiers observatoires astronomiques n'étaient que des projectiles lancés par une fusée-sonde pour sortir brièvement de l'atmosphère ; aujourd'hui, les télescopes sont mis en orbite pour des périodes qui peuvent aller de quelques semaines (missions embarquées sur la navette spatiale américaine) à quelques années. Un grand nombre d’observatoires spatiaux ont été mis en orbite et la plupart d’entre eux ont amélioré de manière importante nos connaissances cosmologiques. Certains de ces observatoires ont achevé leurs missions, tandis que d'autres sont toujours en opération. Les télescopes spatiaux sont lancés et maintenus par les agences spatiales : la NASA, l'Agence Spatiale Européenne, l' agence spatiale japonaise et Roskosmos pour la Russie.
Avantages du télescope spatial
Plusieurs phénomènes constituent des freins à l'observation astronomique depuis le sol : la turbulence naturelle de l'air, qui perturbe le cheminement des photons et réduit la qualité de l'image, limite la résolution aux environs d'une seconde d'arc même si certains télescopes terrestres (tel que le Very Large Telescope) peuvent contrebalancer les turbulences grâce à leur optique adaptative. Dans le domaine du rayonnement visible, un télescope spatial peut observer un objet cent fois moins lumineux que ce qui peut être techniquement observable depuis le sol. En outre, une grande partie du spectre électromagnétique est complètement (Gamma, X, etc.) ou partiellement (infrarouge et ultraviolet) absorbée par l'atmosphère et ne peuvent donc être observés que depuis l'espace. L'observation lumineuse depuis le sol est également de plus en plus handicapée par la pollution lumineuse due aux nombreuses sources de lumière artificielles.
Seuls le rayonnement visible et les fréquences radios ne pas atténués par l’atmosphère terrestre. L'astronomie spatiale joue un rôle essentiel pour les autres longueurs d'onde. Elle a pris aujourd'hui une grande importance grâce à des télescopes comme Chandra ou XMM-Nexton.
Satellites astronomiques
On peut classer les satellites astronomiques spatiaux en fonction des longueurs d'ondes qu'ils observent : rayonnement gamma, rayonnement X, ultraviolet, lumière visible, infra rouge, radio millimétrique et radio. Le terme de télescope est généralement réservé aux instruments qui utilisent une optique ce qui n'est pas le cas des satellites astronomiques observant le rayonnement Gamma, X et radio. Certains satellites peuvent observer plusieurs plages (ils apparaissent plusieurs fois dans le tableau ci-dessous). On intègre dans la catégorie des satellites astronomiques les instruments qui étudient les noyaux et/ou les électrons du rayonnement cosmique ainsi que ceux qui détectent les ondes gravitationnelles.
Observatoire de rayonnement gamma
Les télescopes gamma collectent et mesurent le rayonnement gamma à haute énergie émis par les sources célestes. Ce rayonnement est absorbé par l'atmosphère et doit être observé depuis des ballons à haute altitude ou depuis l'espace. Le rayonnement gamma peut être généré par les supernovae, les étoiles à neutrons, les pulsars et les trous noirs. Les éruptions gamma, qui dégagent des énergies élevées, ont été également détectées sans qu'on en identifie la provenance.
Le Compton Gamma Ray Observatory | 
Schéma du Fermi Gamma-ray Space Telescope |  Le télescope Granat |
| Nom | Agence spatiale | Date de lancement | Fin de mission | Emplacement | Ref(s) |
|---|---|---|---|---|---|
| High Energy Astronomy Observatory 3 (HEAO 3) | NASA | 20 septembre 1979 | 29 mai 1981 | Orbite terrestre (486,4–504,9 km) | |
| Astrorivelatore Gamma ad Immagini LEggero (AGILE) | ISA | 23 avril 2007 | — | Orbite terrestre (524–553 km) | |
| Compton Gamma Ray Observatory (CGRO) | NASA | 5 avril 1991 | 4 juin 2000 | Orbite terrestre (362–457 km) | |
| COS-B | ESA | 9 août 1975 | 25 avril 1982 | Orbite terrestre (339,6–99,876 km) | |
| Gamma | RSA | 1 juillet 1990 | 1992 | Orbite terrestre (375 km) | |
| Fermi Gamma-ray Space Telescope | NASA | 11 juin 2008 | — | Orbite terrestre (555 km) | |
| Granat | CNRS & IKI | 1 décembre 1989 | 25 mai 1999 | Orbite terrestre (2 000–200 000 km) | |
| High Energy Transient Explorer | NASA | 9 octobre 2000 | — | Orbite terrestre (590–650 km) | |
| International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory (INTEGRAL) | ESA | 17 octobre 2002 | — | Orbite terrestre (639–153 000 km) | |
| Low Energy Gamma Ray Imager (LEGRI) | INTA | 19 mai 1997 | — | Orbite terrestre (600 km) | |
| Second Small Astronomy Satellite ((SAS 2) | NASA | 15 novembre 1972 | 8 juin 1973 | Orbite terrestre (443–632 km) | |
| Swift Gamma Ray Burst Explorer (SWIFT) | NASA | 20 novembre 2004 | — | Orbite terrestre (585–604 km) |
Observatoire spatial de rayonnement X
Les télescopes à rayons X mesurent le rayonnement X émis par les photons à haute énergie. Ceux-ci ne peuvent pas traverser l'atmosphère et doivent donc être observés soit depuis la haute atmosphère soit depuis l'espace. Plus types d'objets célestes émettent des rayons X depuis les amas de galaxie en passante par les trous noirs ou les noyaux galactiques actifs jusqu'au objets galeactiques tels que les restes de supernovae ou les étoiles et les étoiles doubles comportant une naine blanche,... Certains corps du système solaire émettent des rayons X, le plus notable étant la Lune, bien que la majorité du rayonnement X de la Lune provienne de la réflexion de rayons X du Soleil. On considère que la combinaison de nombreuses sources de rayonnement X non identifiées est à l'origine du rayonnement X de fond
Le Advanced Satellite for Cosmology and Astrophysics | 
Beppo-SAX (vue d'artiste) | 
The Einstein Observatory (HEAO 2) |
| Nom | Agence spatiale | Date de lancement | Fin de mission | Emplacement | Ref(s) |
|---|---|---|---|---|---|
| A Broadband Imaging X-ray All-sky Survey (ABRIXAS) | DLR | 28 avril 1999 | 1 juillet 1999 | Orbite terrestre (549–598 km) | |
| Advanced Satellite for Cosmology and Astrophysics (ASCA) | NASA & ISAS | 20 février 1993 | 2 mars 2001 | Orbite terrestre (523,6–615,3 km) | |
| AGILE | ISA | 23 avril 2007 | — | Orbite terrestre (524–553 km) | |
| Ariel V | SRC & NASA | 15 octobre 1974 | 14 mars 1980 | Orbite terrestre (520 km) | |
| Array of Low Energy X-ray Imaging Sensors (Alexis) | LANL | 25 avril 1993 | 2005 | Orbite terrestre (749–844 km) | |
| Aryabhata | ISRO | 19 avril 1975 | 23 avril 1975 | Orbite terrestre (563–619 km) | |
| Astron | IKI | 23 mars 1983 | juin 1989 | Orbite terrestre (2 000—200 000 km) | |
| Astronomische Nederlandse Satelliet (ANS) | SRON | 30 août 1974 | juin 1976 | Orbite terrestre (266–1 176 km) | |
| Astrosat | ISRO | avril 2009 | — | Orbite terrestre (650 km) | |
| Beppo-SAX | ASI (agence) | 30 avril 1996 | 30 avril 2002 | Orbite terrestre (575–594 km) | |
| Broad Band X-ray Telescope (Astro 1) | NASA | 2 décembre 1990 | 11 décembre 1990 | Orbite terrestre (500 km) | |
| Chandra | NASA | 23 juillet 1999 | — | Orbite terrestre (9 942–140 000 km) | |
| Constellation-X Observatory | NASA | TBA | — | — | |
| COS-B | ESA | 9 août 1975 | 25 avril 1982 | Orbite terrestre (339,6–99,876 km) | |
| Cosmic Radiation Satellite (CORSA) | ISAS | 6 février 1976 | 6 février 1976 | Echec au lancement | |
| Dark Universe Observatory | NASA | TBA | — | Orbite terrestre (600 km) | |
| Einstein Observatory (HEAO 2) | NASA | 13 novembre 1978 | 26 avril 1981 | Orbite terrestre (465–476 km) | |
| EXOSAT | ESA | 26 mai 1983 | 8 avril 1986 | Orbite terrestre (347–191 709 km) | |
| Ginga (Astro-C) | ISAS | 5 février 1987 | 1 novembre 1991 | Orbite terrestre (517–708 km) | |
| Granat | CNRS & IKI | 1 décembre 1989 | 25 mai 1999 | Orbite terrestre (2 000–200 000 km) | |
| Hakucho | ISAS | 21 février 1979 | 16 avril 1985 | Orbite terrestre (421–433 km) | |
| High Energy Astronomy Observatory 1 (HEAO 1) | NASA | 12 août 1977 | 9 janvier 1979 | Orbite terrestre (445 km) | |
| High Energy Astronomy Observatory 3 (HEAO 3) | NASA | 20 septembre 1979 | 29 mai 1981 | Orbite terrestre (486,4–504,9 km) | |
| High Energy Transient Explorer 2 (HETE 2) | NASA | 9 octobre 2000 | — | Orbite terrestre (590–650 km) | |
| International Gamma Ray Astrophysics Laboratory (INTEGRAL) | ESA | 17 octobre 2002 | — | Orbite terrestre (639–153 000 km) | |
| Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) | NASA | août 2010 | — | Orbite terrestre (525 km) | |
| ROSAT | NASA & DLR | 1 juin 1990 | 12 février 1999 | Orbite terrestre (580 km) | |
| Rossi X-ray Timing Explorer | NASA | 30 décembre 1995 | — | Orbite terrestre (409 km) | |
| Spectrum-X-Gamma | IKI & NASA | 2010 | — | — | |
| Suzaku (ASTRO-E2) | JAXA & NASA | 10 juillet 2005 | — | Orbite terrestre (550 km) | |
| Swift Gamma Ray Burst Explorer | NASA | 20 novembre 2004 | — | Orbite terrestre (585–604 km) | |
| Tenma | ISAS | 20 février 1983 | 19 janvier 1989 | Orbite terrestre (489–503 km) | |
| Third Small Astronomy Satellite (SAS-C) | NASA | 7 mai 1975 | avril 1979 | Orbite terrestre (509–516 km) | |
| Uhuru | NASA | 12 décembre 1970 | mars 1973 | Orbite terrestre (531–572 km) | |
| X-Ray Evolving Universe Spectroscopy Mission (XEUS) | ESA | 2018 | — | — | |
| XMM-Newton | ESA | 10 décembre 1999 | — | Orbite terrestre (7 365–114 000 km) |
Télescope ultraviolet
Les télescopes ultraviolet effectuent leurs observations dans la gamme des ondes ultraviolet c'est-à-dire entre 100 et 3 200 Å. La lumière dans ces longueurs d'onde est absorbée par l'atmosphère terrestre aussi les observations doivent être réalisé dans la haute atmosphère ou depuis l'espace. Les objets célestes émettant un rayonnement ultraviolet comprennent le Soleil, les autres étoiles et les galaxies.
Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer | 
GALEX (vue d'artiste) | 
Le Copernicus Observatory dans une salle blanche |
| Nom | Agence spatiale | Date de lancement | Fin de mission | Emplacement | Ref(s) |
|---|---|---|---|---|---|
| Astro-2 | NASA | 2 mars 1993 | 18 mars 1993 | Orbite terrestre (349–363 km) | |
| Astron | IKI | 23 mars 1983 | juin 1989 | Orbite terrestre (2 000–200 000 km) | |
| Astronomische Nederlandse Satelliet (ANS) | SRON | 30 août 1974 | juin 1976 | Orbite terrestre (266–1 176 km) | |
| Astrosat | ISRO | avril 2009 | — | Orbite terrestre (650 km) | |
| Broad Band X-ray Telescope / Astro 1 | NASA | 2 décembre 1990 | 11 décembre 1990 | Orbite terrestre (500 km) | |
| Copernicus Observatory | NASA | 21 août 1972 | 1980 | Orbite terrestre (713–724 km) | |
| Cosmic Hot Interstellar Spectrometer (CHIPS) | NASA | 13 janvier 2003 | — | Orbite terrestre (578–594 km) | |
| Extreme Ultraviolet Explorer (EUVE) | NASA | 7 juin 1992 | 30 janvier 2002 | Orbite terrestre (515–527 km) | |
| Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer (FUSE) | NASA & CNES & CSA | 24 juin 1999 | 12 juillet 2007 | Orbite terrestre (752–767 km) | |
| Galaxy Evolution Explorer (GALEX) | NASA | 28 avril 2003 | — | Orbite terrestre (691–697 km) | |
| Hubble Space Telescope | NASA | 24 avril 1990 | — | Orbite terrestre (586,47–610,44 km) | |
| International Ultraviolet Explorer (IUE) | ESA & NASA & SERC | 26 janvier 1978 | 30 septembre 1996 | Orbite terrestre (32 050–52 254 km) | |
| Korea Advanced Institute of Science and Technology Satellite 4 (Kaistsat 4) | KARI | 27 septembre 2003 | — | Orbite terrestre (675–695 km) | |
| OAO-2 | NASA | 7 décembre 1968 | janvier 1973 | Orbite terrestre (749–758 km) | |
| Swift Gamma Ray Burst Explorer (SWIFT) | NASA | 20 novembre 2004 | — | Orbite terrestre (585–604 km) | |
| Tel Aviv University Ultraviolet Explorer (TAUVEX) | Agence spatiale israélienne | octobre 2009 | — | — |
Télescope en lumière visible
L'astronomie en lumière visible est la forme la plus ancienne de l'observation des astres. Elle porte sur le rayonnement visible (entre 4 000 et 8 000 Å. Un télescope optique placé dans l'espace ne subit pas les déformations liées à la présence de l'atmosphère terrestre ce qui lui permet de fournir des images avec une résolution plus importante. Les télescopes optiques sont utilisés pour étudier, entre autres, les étoiles, les galaxies, les nébuleuses et les disques protoplanétaires.
| Hipparcos (vue d'artiste) | 
Le télescope Hubble | 
Diagramme de Kepler |
| Nom | Agence spatiale | Date de lancement | Fin de mission | Emplacement | Ref(s) |
|---|---|---|---|---|---|
| Astrosat | ISRO | avril 2009 | — | Orbite terrestre (650 km) | |
| COROT | CNES & ESA | 27 décembre 2006 | — | Orbite terrestre (872–884 km) | |
| Dark Energy Space Telescope | NASA & DOE | non défini | — | — | |
| Gaia | ESA | 2011 | — | orbite terrestre | |
| Hipparcos | ESA | 8 août 1989 | mars 1993 | Orbite terrestre (223–35 632 km) | |
| Hubble Space Telescope | NASA | 24 avril 1990 | — | Orbite terrestre (586,47–610,44 km) | |
| Kepler | NASA | 6 mars 2009 | — | Earth-trailing heliocentric orbit | |
| MOST | CSA | 30 juin 2003 | — | Orbite terrestre (819–832 km) | |
| SIM Lite Astrometric Observatory | NASA | 2015 | — | — | |
| Swift Gamma Ray Burst Explorer | NASA | 20 novembre 2004 | — | Orbite terrestre (585–604 km) | |
| Terrestrial Planet Finder | NASA | non défini | — | — |
Télescope infrarouge
Le rayonnement infrarouge a une énergie plus faible que la lumière visible et est donc émis par des objets plus froids. Ce rayonnement permet d'observer les objets suivants : les étoiles froides dont les naines brunes, les nébuleuses et les galaxies avec un important décalage vers le rouge.
Herschel (vue d'artiste) | 
IRAS (vue d'artiste) | James Webb Space Telescope (vue d'artiste) | Spitzer (vue d'artiste) |
| Nom | Agence spatiale | Date de lancement | Fin de mission | Emplacement | Ref(s) |
|---|---|---|---|---|---|
| Akari (ASTRO-F) | JAXA | février 21, 2006 | — | Orbite terrestre (586,47–610,44 km) | |
| Darwin | ESA | 2015 | — | Point de Lagrange L2 | |
| Herschel | ESA & NASA | 14 mai 2009 | — | Point de Lagrange L2 | |
| IRAS | NASA | 25 janvier 1983 | 21 novembre 1983 | Orbite terrestre (889–903 km) | |
| Infrared Space Observatory (ISO) | ESA | 17 novembre 1995 | 16 mai 1998 | Orbite terrestre (1 000–70 500 km) | |
| Infrared Telescope in Space | ISAS & NASDA | 18 mars 1995 | 25 avril 1995 | Orbite terrestre (486 km) | |
| James Webb Space Telescope | NASA | 2013 | — | — | |
| Midcourse Space Experiment (MSX) | USN | 24 avril 1996 | 26 février 1997 | Orbite terrestre (900 km) | |
| Spitzer Space Telescope | NASA | 25 août 2003 | — | Orbite solaire (0,98–1,02 AU) | |
| Submillimeter Wave Astronomy Satellite (SWAS) | NASA | 6 décembre 1998 | — | Orbite terrestre (638–651 km) | |
| Terrestrial Planet Finder | NASA | TBA | — | — | |
| Wide Field Infrared Explorer (WIRE) | NASA | 5 mars 1999 | — | — | |
| Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) | NASA | 2009 | — | Orbite terrestre (500 km) |
Ondes millimétriques et submillimétriques
Aux fréquences millimétriques, les photons sont très nombreux mais ont très peu d'énergie. Il faut donc en collecter beaucoup. Ce rayonnement permet de mesurer le fond diffus cosmologique, la distribution des radio-sources, ainsi que l'Effet Sunyaev-Zel'dovich, ainsi que le rayonnement synchrotron et le rayonnement continu de freinage de notre galaxie.
| COBE | Planck (vue d'artiste) | 
WMAP (vue d'artiste) |
| Nom | Agence spatiale | Date de lancement | Fin de mission | Emplacement | Ref(s) |
|---|---|---|---|---|---|
| COBE | NASA | 18 novembre 1989 | 23 décembre 1993 | Orbite terrestre (900 km) | |
| Odin | SSC | 20 février 2001 | — | Orbite terrestre (622 km) | |
| Planck | ESA | 14 mai 2009 | — | Point de Lagrange L2 | |
| WMAP | NASA | 30 juin 2001 | — | Point de Lagrange L2 |
Radio-télescopes spatiaux
L'atmosphère est transparente pour les ondes radio aussi les radio-télescopes placés dans l'espace sont utilisés généralement pour réaliser de l'interférométrie à très longue base. Un télescope est basé sur Terre tandis qu'un observatoire est placé dans l'espace : en synchronisant les signaux collectés par ces deux sources on simule un radio-télescope dont la taille serait la distance existant entre les deux instruments. Les observations effectuées avec ce type d'instrument portent sur les restes de supernovae, les lentilles gravitationnelles, les masers, les galaxies à sursaut de formation d'étoiles ainsi que beaucoup d'autres objets célestes.
| Highly Advanced Laboratory for Communications and Astronomy (HALCA, or VSOP) |
| Nom | Agence spatiale | Date de lancement | Fin de mission | Emplacement | Ref(s) |
|---|---|---|---|---|---|
| Highly Advanced Laboratory for Communications and Astronomy (HALCA, or VSOP) | ISAS | 12 février 1997 | 30 novembre 2005 | Orbite terrestre (560–21 400 km) | |
| RadioAstron | IKI | octobre 2008 | — | Orbite terrestre (10 000–390 000 km) | |
| VSOP-2 | JAXA | 2012 | — | — |
Détection de particules
Certains observatoires spatiaux sont spécialisés dans la détection du rayonnement cosmique et des électrons. Ceux-ci peut être émis par le Soleil, notre galaxie (rayonnement cosmique) et des souces extra-galactiques (rayonnement cosmique extra-galactique). Il existe également un rayonnement cosmique à haute énergie émis par les noyaux des galaxies actives.
| Nom | Agence spatiale | Date de lancement | Fin de mission | Emplacement | Ref(s) |
|---|---|---|---|---|---|
| High Energy Astrophysics Observatory 3 (HEAO 3) | NASA | 20 septembre 1979 | 29 mai 1981 | Orbite terrestre (486,4–504,9 km) | |
| Astromag Free-Flyer | NASA | 1 janvier 2005 | — | Orbite terrestre (500 km) | |
| Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics (PAMELA) | ISA, INFN, RSA, DLR & SNSB | 15 mai 2006 | — | Orbite terrestre (350–610 km) |
Ondes gravitationnelles
L’observation des ondes gravitationnelles, prédites par la Relativité Générale, est un nouveau domaine. Le premier observatoire spatial, LISA (Laser Interferometer Space Antenna), doit être lance par l’Agence Spatiale Européenne et la NASA en 2017. Les ondes gravitationnelles n'ont jamais pu être observées directement par les observatoires dédiés créés au sol du fait de sa très faible intensité. Le télescope utilise la technique de l'interférométrie.
| Nom | Agence spatiale | Date de lancement | Fin de mission | Emplacement | Ref(s) |
|---|---|---|---|---|---|
| Laser Interferometer Space Antenna (LISA) | NASA | 2018 | — | Orbite solaire (environ 1 UA ; sur l'orbite terrestre) |
