Observer. Apparemment quantité négligeable comparée aux

Dossier
Observer. Apparemment quantité négligeable comparée aux
dimensions de l’Univers, l’Homme reste néanmoins un élément
constitutif de ce grand Tout. Depuis la nuit des temps, toutes
les civilisations ont levé leur regard vers les astres scintillants,
y versant leurs espoirs et y puisant leur compréhension du monde.
Sans doute la science la plus ancienne, l’astronomie vient du grec
Αστρουμία, qui s ig nifie loi de s a s tre s . S a ns ce tte de rnière ,
le spatial d’aujourd’hui n’existerait purement et simplement pas.
Déclarée Année Mondiale de l’Astronomie, 2009 brillera sous
le thème “L’Univers, découvrez ses mystères ”. Alors première
étape pour bien démarrer l’année : lisez puis levez les yeux
et consultez l'agenda en dernière page !
© 2008 ESA-CNES-ARIANESPACE / Optique Video du CSG - L MIRA
Voir loin...
Dossier préparé par Karol
Barthelemy et José Golitin
14 / LATITUDE 5 / N°83 / JANVIER 2009
L’astronomie désigne la science de l’observation
des astres, cherchant à expliquer leurs origines,
leurs évolutions, leurs propriétés physiques
et chimiques. Si cette science a pris son essor
avec les mathématiques, ses origines remontent
à plus de 6000 ans d’histoire, bien que l’Univers
lui-même ait plus de 13,7 milliards d’années !
Notre compréhension progressive de ce
dernier relève des travaux de grands hommes,
en commençant par Copernic (voir p. 21),
qui comprit que nous évoluions dans un
système héliocentrique. De tels grand hommes
provoquent l’admiration de nombreux
scientifiques, et notamment de l’astronome
amateur José Golitin, Spécialiste Télémesure
du CNES/CSG, qui s’en réfère au livre “Enfants
du Soleil” d’André Brahic : «En l’absence de leurs
découvertes basées sur l’observation, la description
de nos origines était l’apanage des mythes de
la création développés dans toutes les civilisations ».
En osmose avec le cosmos
Faites l’expérience : par un soir dégagé, levez juste
les yeux vers la voûte céleste et observez. Très
vite, vous verrez de plus en plus de points
lumineux, plus ou moins colorés, plus ou moins
distants. Ce que vous ne verrez en revanche plus,
c'est passer le temps ! Partant de cette simple
démarche personnelle, l’Année Mondiale de
l’Astronomie (AMA) veut stimuler l’intérêt du
public sous le thème “Univers, yours to discover”,
traduit en France par “L’Univers, découvrez
ses mystères”. L’AMA 2009 tend à impulser
et à augmenter la conscience scientifique,
en étendant l’accès à de nouvelles connaissances.
L’accent se porte sur les zones et populations en
difficulté, en commençant par le développement
de l’observation. En effet, quelle meilleure date
pour étudier les objets célestes que 2009,
le 400ème anniversaire de l’utilisation de la lunette
astronomique par Galilée ?
© NASA-ESA-STScI/Aura
Jetez-vous avec passion dans la spirale de l’astronomie, comme ici l’étonnante galaxie M74. De jeunes étoiles sont enchâssées dans les nuages d’hydrogène
tandis que les zones roses traduisent un hydogène ionisé, c’est à dire qui a perdu ses électrons. (image d’Hubble)
Le CSG, piste d’envol pour l’Univers
Si la conquête spatiale n’a que 50 ans, dix de plus que le CSG,
il en a fallu plus de 5000 avant de pouvoir envoyer un satellite
dans l’espace… Des Chaldéens et Mésopotamiens aux
ingénieurs du spatial d’aujourd’hui, il n’y a donc pas qu’un pas !
Si José Golitin s’extasie devant la magie de l’astronomie, «un mot
bizarre, qui crée des déclics dans l’imaginaire », il reste avant tout
un ingénieur : « mère de toutes les sciences, l’astronomie se base sur
la méthodologie scientifique et donc sur la démonstration, induisant
la notion de contraintes opérationnelles. Au cœur de notre activité
et de nos outils, j’ai la chance de prendre concrètement conscience
de notre Univers. » Effectivement, conditionnée par les lois
de Keppler, la télémesure issue d’un lanceur est au cœur du sujet
pour calculer les paramètres d’orbite des passagers d’Ariane.
José nous fait remarquer que «d’un point de vue fondamental, tout
commence pour le passager quand notre mission, celle du lanceur,
s’achève. » Et pour cause : soit le lanceur place un satellite sur
orbite, soit il envoie une sonde dans l’espace profond, le deep
space. La trajectoire du satellite dépend de sa vitesse : couplée
à la gravitation terrestre, une vitesse de 8 km/s injectée à un
satellite crée un équilibre qui lui permet de rester sur une orbite.
Injecté à 11 km/s, le satellite devient une sonde qui s’échappe
à l’attraction terrestre et part “tout droit” dans l’espace, attirée
par la force gravitationnelle des astres de l’Univers.
Missions scientifiques d'observation du Système Solaire et de l'Univers lancées du CSG
Nom
Vol
Date
GIOTTO
HIPPARCOS
ISO
CLUSTER
XMM-NEWTON
SMART-1
ROSETTA
HERSCHEL
PLANCK
LISA PATHFINDER
GAIA
JWST
EXOMARS
BEPICOLOMBO
SOLAR ORBITER
LISA
14
33
80
88
119
162
158
188
188
Vega
Soyouz
Ariane
Ariane
Soyouz
02/07/1985
08/08/1989
17/11/1995
04/06/1996
10/12/1999
27/09/2003
02/03/2004
avril 2009
avril 2009
fin 2010
fin 2011
mi 2013
fin 2013
mi 2014
2017
2017
Mission
Survol et observation des comètes de Halley et Grigg-Skjellerup
Cartographie des étoiles dans le ciel
Télescope spatial dans l'infrarouge
Etude de l'interaction entre la Terre et le vent solaire (échec lanceur)
Télescope spatial dans les rayons X
Observation de la Lune et inventaire des éléments chimiques la constituant
Observation et analyse d'échantillons de la comète Churyumov Gerasimenko
Télescope spatial dans l'infrarouge (successeur de ISO)
Cartographie du rayonnement cosmique fossile du ciel
Détection des ondes gravitationnelles (étude de faisabilité de LISA)
Cartographie des étoiles dans le ciel (successeur de Hipparcos)
Télescope spatial dans le visible (successeur de Hubble)
Observation et analyse du sol de la planète Mars
Observation de la planète Mercure
Observation du Soleil et de l'héliosphère
Détection des ondes gravitationnelles
LATITUDE 5 / N°83 / JANVIER 2009 /
15
© ESA-NASA-Peter ANDERS
© JL DAUVERGNE
Propager l’astronomie
Comme un juste retour des choses, le Centre National
d’Etudes Spatiales se fait fort d’assurer une large diffusion de
la contribution du spatial à la connaissance de notre Univers.
En Guyane, site idéal grâce à sa proximité
de l’Equateur, le CNES/CSG accompagne des
évènements exceptionnels. Nous aurons même
une “Nuit des Etoiles en Guyane” en octobre !
La formation astronomie fut l’occasion pour
le CNES/CSG de réaliser différents supports
à destination des enseignants mais aussi de tous,
disponibles sur la page consacrée à l’AMA 2009
du site Internet www.cnes-csg.fr.
Un mini-clip vidéo invite tout un chacun
à créer un club d’astronomie car
«on peut vivre sans faire d’astronomie,
mais ce serait un peu dommage ! ».
Par ailleurs, propres à stimuler notre
curiosité, six fiches techniques décrivent
des expériences simples réalisées lors de
la formation. Ainsi, une boule de polystyrène,
une feuille de papier, un pic à brochette et une
lampe suffiront à illustrer les saisons, la durée
du jour et de la nuit, leurs effets sur le climat…
En troquant le polystyrène contre un compas
et une règle, l’effet d’optique dû au “mouvement
rétrograde de Mars” n’aura plus de secret. Encore
plus fort : sans aucun autre matériel que trois corps
humains mis en scène dans une sorte de jeux
de rôle, la différence entre jour solaire et jour
sidéral deviendra éclatante ! Enfin, avis aux amateurs qui
aimeraient se frotter à l’intensité de l’éclairement, aux cratères
de la Lune ou encore à la photographie astrale, tout y est !
A 2,5 millions d’années-lumière et visible à l’oeil nu par un ciel très pur,
la galaxie d’Andromède est très semblable à la nôtre.
16 / LATITUDE 5 / N°83 / JANVIER 2009
Dans un environnement turbulent
de supernova, la bouillonnante galaxie
NGC 1519 est une véritable nurserie
d’étoiles, sculptée par de violents vents
galactiques. (image d’Hubble)
Bannières d’étoiles
Une autre preuve de l’intimité entre l’homme et son Univers flotte
au vent par tous temps : les drapeaux. Les 50 états américains,
la Croix du Sud de l’Australie, la bannière étoilée de l’Union
Européenne ou encore l’étonnant drapeau de nos voisins Brésiliens,
tapissé de 27 étoiles autour d’un globe. Loin d’être aléatoire,
la disposition des astres correspond à la voûte céleste vue à Rio
le 15 novembre 1889, soir de l’indépendance du Brésil où le
drapeau est né. Les 27 étoiles, représentant chacune un Etat
fédéral brésilien, correspondent à huit
constellations, dont la très symbolique
Croix du Sud ; le 15 novembre 1889
présentait un alignement parfait entre
l’axe majeur de la Croix du Sud et
le méridien passant à Rio de Janeiro.
Big Bang, la théorie qui résiste
Alors il fallait bien que l'on s'y frotte un peu à ce fameux
Big Bang, pour le plus grand plaisir de José : «Il est indispensable
en 2009 de savoir ce que représente le Big Bang. L'expression
est née en 1950 au cours d’une interview à la BBC de l’astrophysicien
Fred Hoyle pourtant opposé à cette théorie ! Le Big Bang est une
“Méga-Explosion” qui a mis en mouvement, jusqu’à ce jour, tous les
constituants de l’Univers primordial. Amorcée
par Einstein en 1917, développée et confirmée
par Georges Lemaitre en 1927, cette théorie
est aujourd’hui vérifiée. » Nous ne citerons
ici que les travaux d'Edwin Hubble en 1929
sur les galaxies en mouvement de fuite
(redshift) qui confirment l’expansion
de l’univers, et l'exactitude de la théorie
de G. Gamow en 1948 sur la constitution
de l’univers : 92% d’hydrogène, 7%
d’Hélium, 1% d’éléments lourds. En clair,
« c'est la seule réponse qui “ tienne
scientifiquement la route ” aujourd'hui. »
Remarquable !
Un groupe d'une vingtaine d'astronomes
français sont parvenus l'an dernier à
réaliser la première simulation numérique
de la création de l'Univers. D'après
les propos recueillis dans l'excellent hors
série de Science & Vie de mars 2008,
ce film virtuel de 13,7 milliards d'années
est saisissant de réalité.
© ESA-NASA-J. Hester & A. Loll
© JL DAUVERGNE
Selon notre astronome amateur, il reste
aujourd'hui deux mystères pour les scientifiques :
qu'y avait-il avant le Big Bang et quel sera
le mouvement final de l'expansion de notre
Univers ? Justement, Herschel & Planck arrivent !
(voir encadré ci-dessous)
La comète de Machholz passant devant Les Pléiades
Large de 6 années-lumière, la nébuleuse du Crabe résulte de l’explosion
d’une supernova, estimée il y a 1000 ans. (image d’Hubble)
© ESA-Medialab
L’Univers n’a pas fini de nous émerveiller.
Dans une quête de connaissance, à la recherche
de civilisations extra-terrestres et de planètes
pouvant abriter la vie, les missions scientifiques
foisonnent et les grands états ne lésinent pas
sur les budgets pour l’avenir. Tant de questions
restent en suspend ! Par exemple, que diable
est donc cette immatérielle Matière Noire
dont l’existence n’est plus à contester ???
C’est sûr, si l’Univers est à nos origines, le spatial
est plus que jamais un métier d’avenir ! 4
© ESA-JP Carreau
Herschel & Planck
Au printemps 2009, Ariane 5 ECA mettra sur orbite depuis le CSG deux missions
scientifiques de l’ESA, Herschel et Planck. Ces deux télescopes spatiaux, opérés
indépendamment l’un de l’autre, devraient rejoindre leur orbite finale autour d’un point
virtuel situé à environ 1,5 millions de km de la Terre, le deuxième Lagrangien (L2).
Suffisamment éloigné de la Terre et des variations de température induites par
les radiations de notre planète, de la Lune et du Soleil, L2 constitue par sa stabilité
un point idéal pour l’observation de l’Univers. Équipé d’un miroir de 3,5 m de diamètre,
Herschel deviendra le premier observatoire spatial à réaliser de l'imagerie
photométrique et de la spectroscopie dans le domaine du spectre lointain infrarouge
et submillimétrique. Planck quant à lui contribuera à répondre aux questions
fondamentales telles que : Quel a été l’élément déclencheur du “Big Bang” et quand
a-t-il eu lieu précisément ? L’expansion observée de l’Univers va-t-elle continuer
indéfiniment ou, au contraire, l’Univers collapsera-t-il vers un “Big Crunch” ? [Source ESA]
7,5 m de hauteur, 4 m de diamètre,
3,3 tonnes au lancement
Herschel étudie la formation des galaxies
et des étoiles, la chimie moléculaire liée aux planètes,
les comètes et les atmosphères des satellites.
4,2 m de hauteur et de diamètre, 1,9 tonnes au lancement
Planck a été conçu pour mesurer au millième de degré près
les fluctuations de température du rayonnement fossile,
ou Cosmic Microwave Background (CMB), présent dans tout l’Univers
et qui constitue une empreinte directe du “Big Bang ”.
CoRoT
Satellite du CNES, CoRoT est LE chasseur d’étoiles. Mission :
détecter des planètes extra solaires et sonder l’intérieur
des étoiles. Atouts : capacité à collecter sur de longues
périodes (150 jours) et à analyser les infimes variations
de la lumière d’un grand nombre d’étoiles. Les derniers
résultats attestent du remarquable potentiel de cet outil.
LATITUDE 5 / N°83 / JANVIER 2009 /
17