Télescope spatial Hubble - Définition

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 toutes les 100 minutes. Il est nommé en l'honneur de l'astronome Edwin Hubble. Son lancement, effectué le 24 avril 1990 par une navette spatiale, est le fruit d'un long travail de recherche de la NASA.

Ce télescope a une résolution optique meilleure que 0,1 seconde d'arc. Il est prévu de le remplacer en 2013 par le James Webb Space Telescope (précédemment nommé Télescope spatial nouvelle génération, en anglais Next Generation Space Telescope ou NGST).

Travailler en dehors de l'atmosphère a des avantages parce que l'atmosphère obscurcit des images et absorbe le rayonnement électromagnétique à certaines longueurs d'onde, principalement dans l'infrarouge.

Description technique

Le télescope Hubble pèse environ 11 tonnes, fait 13,2 mètres de long, a un diamètre maximum de 4,2 mètres et a coûté 2 milliards de dollars US. C'est un télescope réflecteur à deux miroirs ; le miroir primaire a un diamètre d'environ 2,4 mètres. Il est couplé à divers spectromètres et trois caméras : une à champ 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, qui est principalement utilisée par les caméras et les quatre grands volants employés pour orienter et stabiliser le télescope. La caméra infrarouge et le spectromètre multi-objet doivent également être refroidis à -180 °C.

Découvertes

Le champ profond de Hubble, contenant plus d'un millier de galaxies.

• Hubble a fourni, en 1994, des images de la collision de la comète Shoemaker-Levy 9 avec Jupiter.
• La preuve que des planètes gravitent autour d'étoiles autres que le Soleil a été obtenue pour la première fois avec Hubble.
• Les observations avec Hubble ont également prouvé que la matière sombre de notre galaxie ne peut pas consister uniquement de petites étoiles peu lumineuses.
• Certaines des observations menant au modèle actuel de l'accélération de l'univers ont été effectuées à l'aide du télescope spatial Hubble.
• La théorie que la plupart des galaxies contiennent un trou noir 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 et contenant plusieurs milliers de galaxies. Une autre image, mais du ciel austral, a aussi été faite et est remarquablement semblable, renforçant la thèse que l'univers est uniforme à grande échelle 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. Ce lancement avait déjà été retardé en 1986 à cause de la catastrophe de la navette spatiale Challenger en janvier de cette année.

Les premières images fournies par le télescope ont généralement été considérées comme très décevantes par les astronomes et tous ceux concernés par le projet. 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 de tailler le miroir principal, avait légèrement trop aplati les bords à cause d'un mauvais étalonnage de l'instrument de vérification de courbure. 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.

• La mission d'entretien 1 (STS-61), en décembre 1993, a installé plusieurs instruments et d'autres équipements. Les plus importants du point de vue astronomique étaient : COSTAR, un ensemble 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 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 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 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 de communication Iridium. Ils ont seulement les deux-tiers de la taille des anciens panneaux qui étaient abîmés, avec pour résultat une diminution du freinage atmosphérique tout en fournissant 30 % de puissance 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 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. 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 ultra 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. Le lancement du NGST est prévu maintenant au plus tôt en 2013 par un lanceur Ariane 5.

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 des télescopes opérant à partir de la Terre qui ont été faites depuis que Hubble a été conçu.

L'Agence spatiale canadienne (ASC), propose d'envoyer un robot 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.