Hubble (télescope spatial) - Définition

Introduction

Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope : HST) est un télescope spatial 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 et de l'Agence spatiale européenne.

Ce télescope a une résolution optique meilleure que 0,1 seconde d'arc. Il est prévu de le remplacer en 2014 par le James Webb Space Telescope (précédemment nommé « Télescope spatial nouvelle génération », en anglais Next Generation Space Telescope : NGST).

Travailler en dehors de l'atmosphère a des avantages parce que l'atmosphère obscurcit les images et absorbe le rayonnement électromagnétique à certaines longueurs d'onde, principalement dans l'infrarouge. De plus les turbulences atmosphériques sont également évitées, même si actuellement les télescopes au sol peuvent les corriger à l'aide d'optiques adaptatives.

Description technique

Le télescope Hubble a une masse d'environ 11 tonnes, mesure 13,2 mètres de long, a un diamètre maximum de 2,4 mètres et a coûté 1 milliard de dollars US. C'est un télescope réflecteur à deux miroirs ; le miroir primaire a un diamètre d'environ 2,4 mètres qui a couté plus de 350 millions de dollars. Il est couplé à divers spectromètres et trois caméras : une à large champ pour les objets faiblement lumineux, une autre à champ étroit pour les images planétaires et une réservée au domaine 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-objets doivent également être refroidis à -180 °C.

Lancement et déception initiale

Le télescope a été lancé le 24 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 la même 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. Ce défaut de courbure étant malgré tout homogène, il put être corrigé via un ensemble correcteur.

Conception

En 1923, Hermann Oberth mentionne l'intérêt d'un télescope spatial. En 1946, Lyman Spitzer publie un article sur le même sujet. En 1969, la National Academy of Sciences donne son accord à ce dernier pour une étude de faisabilité. En 1977, le Congrès accorde les fonds nécessaires à la construction du Large Space Telescope, premier nom de l'instrument. Celui-ci est assemblé en 1985.

Missions d'entretien

Le télescope a été visité cinq 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.

Mission d'entretien STS-82, entrée en scène des astronautes.

• 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 (STIS) capable d'examiner les objets célestes avec une extrême finesses. Il fût aussi ajouté une nouvelle caméra infrarouge couplée à un spectrographe multi-objets (Near Infrared Camera / Multi-Object Spectrograph, NICMOS), cette nouvelle caméra permet d'observer les galaxies très lointaines .
• L'équipage améliora aussi le système de navigation de Hubble en installant un senseur de guidage et des volants d'inertie refaits à neuf. Il fût par ailleurs doté d'un nouveau disque-dur capable de stocker 10 fois plus de donnés que l'ancien.
• La mission d'entretien 3 A (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 (STS-125) a été faite par la navette spatiale à la suite de l'approbation de l'administrateur de la NASA Michael Griffin. La mise à niveau a consisté à installer deux nouveaux instruments scientifiques : le spectrographe des origines cosmiques (COS) et la troisième caméra à grand champ (WFC-3). Cette mission réalisée par l'équipage de la navette spatiale Atlantis a décollé le 11 mai 2009 et a duré 13 jours.