Wide-Field Infrared Survey Explorer

Wide-Field Infrared Survey Explorer (WISE, en français « Explorateur pour l'étude à grand champ dans l'infrarouge ») est un télescope spatial américain qui doit observer l'ensemble du ciel dans l'infrarouge. Il a été mis en orbite par un lanceur Delta II, le 14 décembre 2009, depuis la Vandenberg Air Force Base en Californie. Sa mission, qui doit durer 10 mois, consiste à faire une cartographie complète des sources infrarouges afin de repérer en particulier les astéroïdes au-dessus d'une certaine taille circulant dans le système solaire, dont les géocroiseurs, les étoiles peu visibles (dont les naines brunes) proches du Soleil et les étoiles de notre galaxie masquées en lumière visible derrière des nuages interstellaires. Le projet, qui est supervisé par le Jet Propulsion Laboratory (JPL), fait partie du programme Explorer de la NASA qui a débuté en 1958 avec Explorer 1. Il s'agit d'une mission de taille moyenne (selon la terminologie de la NASA) dont le coût est estimé à 320 millions USD en incluant les frais de mise en œuvre opérationnelle.

Le satellite pèse 750 kg, dont 560 kg pour la plate-forme. Il doit être placé sur une orbite héliosynchrone à l'altitude de 525 km et avec une inclinaison de 97,5°. Sur cette orbite il décrit une orbite terrestre tous les 95 minutes. WISE mesure environ 3 mètres de haut pour un diamètre de 2 mètres. Il est stabilisé sur 3 axes et tire son énergie électrique d'un panneau solaire fournissant 551 watts. Il transmet ses données aux stations de réception au sol à l'aide d'une antenne fonctionnant en bande Ku (débit de 100 Mo par seconde) relayée par le système de satellites de télécommunications géostationnaires TDRSS. Les données télémétriques et les télémesures sont relayées au JPL, chargé de maintenir le télescope en condition opérationnelle (correction de la position en orbite, surveillance du fonctionnement...), tandis que les données scientifiques sont traitées par le California Institute of Technology (CalTech).

Le télescope a un diamètre de 40 cm et devrait être 400 fois plus sensible que les instruments des télescopes qui l'ont précédé dans la même mission : IRAS et Akari. Il effectue ses observations sur les longueurs d'ondes suivantes : 3,3; 4,7; 12 et 23 μm. Le satellite transporte dans un cryostat 16 kg d'hydrogène à l'état solide qui permet de maintenir ses capteurs à une température extrêmement basse. En effet pour pouvoir fonctionner deux des trois détecteurs chargés de traiter le rayonnement infrarouge collecté, doivent être maintenus à 12 K, soit -261 °C alors que la température de la structure du satellite sera de 190 K, soit -83 °C.

Il est prévu que WISE prenne 1,5 million de photos dans l'infrarouge avec une durée d'exposition de 11 secondes. Chaque photo couvre un champ de 47 minutes d'arc . L'ensemble de ces photos devrait permettre de couvrir 99 % de la sphère céleste. Les informations recueillies seront utilisées pour identifier des centaines de millions d'objets célestes dans le système solaire, dans la Voie lactée et dans les autres galaxies grâce à leurs émission dans l'infrarouge.

Les principaux objectifs de WISE sont  :

• détecter environ 100 000 astéroïdes circulant dans le système solaire grâce au rayonnement émis par ceux-ci dans l'infrarouge. Ces observations devraient permettre en particulier de découvrir les géocroiseurs dont la trajectoire est susceptible de frôler celle de la Terre.
• détecter les étoiles jeunes ou de faible luminosité situées à proximité du Soleil dont les naines brunes. Ces étoiles très nombreuses mais difficiles à observer car leur taille ne leur permet pas d'amorcer le processus de fusion de l'hydrogène en hélium. Ce type d'étoile ne peut être aperçu que dans le spectre infrarouge.
• détecter les étoiles de notre galaxie cachées par les nuages interstellaires qui constituent plus de 90 % de l'ensemble des étoiles et qui sont masquées en lumière visible.
• observer la structure et le processus de formation des milliers de galaxies proches.

Plusieurs autres télescopes spatiaux infrarouges sont en activité en 2009. Contrairement à WISE qui effectue une cartographie des émissions infrarouge de toute la voute céleste, ces instruments plus puissants concentrent leurs observations sur de petites portions du ciel : Spitzer est un télescope infrarouge américain de 85 cm de diamètre lancé en 2003 toujours en activité malgré l'épuisement de l'hélium chargé de refroidir ses détecteurs, tandis que Herschel, télescope européen doté d'un miroir de 3,5 mètres est en activité depuis la mi-2009. Ce dernier doit être rejoint en 2014 par le James Webb Space Telescope d'une sensibilité exceptionnelle (miroir de 6,5 mètres de diamètre) qui doit observer à la fois dans l'infrarouge et le visible la formation des galaxies, des étoiles et des planètes ainsi que le tout début de l'univers.

La mission de WISE doit durer 10 mois car elle est limitée par l'épuisement de l'hydrogène solide qui permet de refroidir les détecteurs du télescope. Il est prévu que les vérifications et le calibrage du télescope durent environ 1 mois. Un évènement critique intervient 16 jours après le lancement (fin décembre 2009) : l'ouverture du cryostat, dans lequel le vide a été fait avant le départ, déclenchée par un système pyrotechnique. La photographie de la totalité de la voute céleste, objectif de la mission, devrait être effectuée en 6 mois. Les premières images seront restituées 6 mois après la fin de la mission et le catalogue complet des objets détectés sera fourni 11 mois plus tard.

Le 29 décembre 2009 le couvercle du cryostat a été éjecté avec succès. Une premier image infrarouge a été prise le 6 janvier 2010. Le 14 janvier, WISE a entamé sa mission de 9 mois.

Le 23 janvier 2010, WISE a réalisé sa première détection d'un astéroïde géocroiseur (point rouge au centre la photo ci-contre). 2010 AB78 a environ 1 km de diamètre et est situé à 158 millions de km de la Terre au moment de la photo. Son orbite elliptique croise celle de la Terre mais ne semble pas présenter de danger pour celle-ci du fait de l'inclinaison de son plan orbital par rapport à celui de la Terre. La photo a été prise pour 3 longueurs d'ondes dans l'infrarouge : 12 microns (rouge), 4,6 et 3,4 microns (bleu et vert). L'astéroïde plus froid que les autres objets célestes figurant sur la photo (étoiles) émet sur une longueur d'onde plus longue et apparait en rouge. En lumière visible l'astéroïde serait très difficile à distinguer.

En jullet 2010, la NASA affirme que WISE a permis de découvrir 25 000 corps célestes, dont 95 objets géocroiseurs.