James Webb Space Telescope - Définition
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Financement du projet
En 2005 le cout du projet était estimé à 4,5 milliards de dollars dont 3,3 milliards pour la conception, la construction, le lancement et la mise en marche et environ 1 milliard pour la phase opérationnelle estimée à 10 ans.
L'Agence Spatiale Européenne ESA contribue à hauteur de 300 millions d'euros. Ce budget comprend :
- la prise en charge du lancement par une fusée Ariane 5 ;
- la réalisation de l'imageur MIRI développé sous maitrise d'œuvre du CNES ;
- la réalisation de l'instrument NIRSpec (Near InfraRed Spectrograph) développé par Astrium.
L'agence spatiale canadienne contribue au projet à hauteur de 39 millions de dollars canadiens. Le Canada doit développer l'instrument FGS (Fine Guidance Sensor).
Caractéristiques
Le télescope comprend 4 sous-ensembles :
- la plate-forme (ou bus) qui regroupe toutes les fonctions de support : contrôle et maintien de l'orbite, alimentation électrique, contrôle thermique et communications avec la Terre et entre les équipements de l'observatoire ;
- le bouclier thermique qui doit protéger les parties les plus sensibles du télescope des infrarouges en provenance du Soleil, de la Terre et de la Lune ainsi que de ses propres équipements ;
- le télescope qui collecte le rayonnement infrarouge et le renvoie vers les instruments scientifiques ;
- la charge utile qui porte l'appellation d'ISIM (Integrated Science Instrument Module) et a la forme d'un boitier quadrangulaire dans lequel sont regroupés les 4 instruments scientifiques qui doivent analyser le rayonnement infrarouge collecté.
La plate-forme
L'observatoire s'articule autour de la plate-forme qui comprend les panneaux solaires pour produire l'énergie électrique, les petits moteurs-fusée et les réservoirs d'ergols qui permettent à l'observatoire spatial de corriger son orbite et participent au pointage du télescope, les antennes permettant de recevoir les instructions depuis la Terre et de renvoyer les données scientifiques et les paramètres de fonctionnement, l'électronique et l'informatique qui gère le fonctionnement du télescope et enfin un système de réfrigération utilisé pour refroidir un des instruments. Le contrôle de l'orientation est primordial pour effectuer les observations de longue durée qui exigent une précision de 0,01µrad.
Le bouclier thermique
Le bouclier thermique est composé d'une grande surface de forme hexagonale allongée, de la taille d'un court de tennis constitué de 6 couches de polymère métallisé. Un ensemble de poutrelles et de câbles permet son déploiement une fois le télescope en orbite. Il divise l'observatoire spatial en deux parties : une partie chaude exposée au rayonnement en provenance du Soleil de la Terre et de la Lune. De ce côté se trouve également la plate-forme qui est elle-même une source d'infrarouge. La partie froide sur l'autre face du bouclier thermique comprend le télescope et les instruments scientifiques. Le bouclier permet également de réduire les variations thermiques qui pourraient déformer le miroir primaire.
Le télescope
La partie optique comprend 2 miroirs. Le réflecteur primaire d'un diamètre de 6,5 m environ et d'une masse de 705 kg, qui se compose de 18 éléments hexagonaux en béryllium, un peu moins de trois fois le diamètre du télescope Hubble (2,4 m). Son pouvoir de résolution atteint 0,1 seconde d'arc dans le domaine infrarouge (0,6' à 27 microns de longueur d'onde). Contrairement à Hubble il ne permet pas d'observer le spectre lumineux dans l'ultraviolet et le visible. Il est lancé replié pour tenir sous la coiffe de la fusée. Le miroir secondaire concentre la lumière du miroir primaire et la renvoie vers les instruments stockés dans l'ISIM. Le miroir primaire, qui a une surface 6 fois plus importante que Hubble permet au télescope de collecter 9 fois plus vite une image que son prédécesseur.
Le béryllium a été retenu parce que c'est un métal résistant, léger et d'une bonne tenue mécanique aux températures très froides prévues. La couche de béryllium est épaisse de 1 mm ce qui permet de limiter la masse totale du miroir primaire à 625 kg contre 1 tonne pour le miroir en verre de Hubble. L'optique est optimisée pour le proche et le moyen infrarouge mais permet de recueillir une partie des rayonnements du spectre visible.
Les instruments scientifiques
L'ISIM comprend 3 instruments principaux et un instrument secondaire :
- NIRCam (Near-InfraRed Camera) est une caméra grand champ fonctionnant dans le proche infrarouge de 0,6 à 5 µm ;
- NIRSpec (Near-InfraRed Sprectrometer) : est un spectromètre multi-objets fonctionnant dans le proche infrarouge de 1 à 5 µm ;
- MIRI (Mid InfraRed Instrument) : est un ensemble comportant une caméra et spectromètre fonctionnant dans l'infrarouge moyen de 5 à 28 µm ;
- le FGS (Fine Guidance System), système de guidage fin, inclut un filtre imageur dans le proche infrarouge couvrant les longueurs d'ondes de 0,6 à 5 µm.
