Le prochain télescope de la NASA

Le télescope spatial James Webb devrait être déployé en 2013, donnant aux scientifiques un regard plus profond sur l'espace que le télescope spatial Hubble existant. Sa tâche sera de collecter la lumière infrarouge d'objets vieux de plus de 13 milliards d'années, en utilisant des technologies qui n'existaient pas encore récemment.

Le miroir principal du nouveau télescope (ci-dessous) mesure plus de six mètres de diamètre, avec une surface sept fois supérieure à celle de Hubble. La taille du miroir permettra au télescope de collecter plus de lumière plus rapidement que les télescopes précédents et d'obtenir une meilleure résolution. Il est extrêmement léger, avec des surfaces optiques très précises, explique John Decker, directeur adjoint adjoint du projet à la NASA.

Cette histoire faisait partie de notre numéro de juillet 2007

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Pour gérer un miroir aussi énorme, les ingénieurs l'ont divisé en 18 morceaux qui seront pliés ensemble ; ils seront dépliés pendant que le télescope se rendra à sa destination finale. Chaque segment est rectifié et poli selon des spécifications optiques précises (ci-dessous). Les ingénieurs prennent des précautions supplémentaires pour éviter une répétition de l'incident de Hubble, dans lequel le miroir a été incorrectement rectifié et poli, provoquant la production d'images floues par le télescope jusqu'à ce qu'une mission de service l'ajuste.

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Le miroir du télescope est fait de béryllium, l'un des métaux les plus légers connus. Une vue rapprochée du matériel est affichée sur cette page. Le béryllium possède des propriétés thermiques exceptionnelles qui lui confèrent des performances optiques stables dans une large gamme de températures. Il est également thermiquement conducteur, ce qui aide à maintenir la température du miroir constante.

Les segments de miroir seront maintenus en place et soutenus par un fond de panier (ci-dessous) construit par Alliant Techsystems. Cette structure est cruciale en ce qu'elle maintient le miroir stable ; tout mouvement indésirable pourrait déformer les images.

Les segments de miroir auront sept degrés de liberté : les scientifiques pourront les incliner, les incliner et les focaliser séparément sans compromettre leur capacité à agir comme un seul dispositif optique. Le logiciel qui contrôle les segments a été développé par la NASA et Ball Aerospace. Pour valider ses performances, les ingénieurs de Ball ont construit un banc d'essai optique à l'échelle un sixième (ci-dessous). Les miroirs du banc d'essai sont une version à petite échelle de la réalité.

Un modèle grandeur nature du télescope (ci-dessous) était exposé à Seattle en janvier. Il mesure plus de 24 mètres de long et pèse 12 000 livres.

Pour l'aider à enregistrer les faibles signaux d'objets lointains, les ingénieurs de Raytheon Vision Systems et Teledyne Technologies ont construit deux détecteurs infrarouges sensibles qui enregistrent les longueurs d'onde infrarouges moyen et proche. Les détecteurs sont chargés de transformer les photons collectés en électrons, un peu comme le fait un appareil photo numérique, afin que les images des étoiles et des galaxies puissent être enregistrées électroniquement. Ci-dessous, le détecteur infrarouge moyen est exposé par un scientifique du projet au Jet Propulsion Laboratory de la NASA, où il est testé.

Un micro-obturateur construit par les ingénieurs du Goddard Space Flight Center de la NASA améliore encore la capacité du télescope à détecter la faible lumière. Il sert de filtre de lumière, permettant aux scientifiques de sélectionner l'objet qu'ils souhaitent étudier et de bloquer les sources lumineuses plus proches et plus lumineuses. Avec l'aide de cet appareil, le télescope peut observer efficacement plus de 100 galaxies distantes simultanément.

Étant donné que le télescope fonctionnera à des températures extrêmement froides (30 à 55 K), il ne doit pas générer de chaleur qui pourrait noyer le rayonnement que les scientifiques tentent de détecter. Les ingénieurs de Northrop Grumman ont conçu un grand pare-soleil (ci-dessous) pour bloquer la chaleur du Soleil et de la Terre. Il se compose de cinq couches de Kapton recouvert de silicium pour refléter la chaleur du Soleil dans l'espace.

Avant que le télescope terminé ne soit envoyé dans l'espace, à un million de kilomètres de la Terre, il sera testé dans une chambre à vide thermique (ci-dessous) au Johnson Space Center de la NASA à Houston. La chambre mesure 19,8 mètres de diamètre et 36,6 mètres de haut. Sa porte pèse à elle seule 40 tonnes.

Jusqu'à présent, la chambre a été principalement utilisée pour tester des objets destinés à une orbite terrestre basse, elle devra donc subir une série de modifications avant de pouvoir simuler les températures froides que le télescope James Webb connaîtra. De nouveaux panneaux refroidis à l'hélium seront ajoutés aux panneaux existants refroidis à l'azote liquide, permettant à la chambre d'atteindre une température de 30 à 35 K. L'hélium évacuera également la chaleur des panneaux.

Le télescope sera placé dans la chambre au moyen d'une grue mobile. Amener la chambre et le télescope à la température souhaitée prendra 30 à 40 jours.

Les ingénieurs de la NASA prévoient de commencer à tester le télescope en 2010.

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