Téléchargement - Destination Orbite

HUBBLE
Un nouveau regard sur l’Univers
SOMMAIRE
La présentation de la mission ............................................................................................................................ 3
Les principaux résultats ....................................................................................................................................... 5
La fiche technique .............................................................................................................................................. 7
L’instrumentation .................................................................................................................................................. 8
Les sources ............................................................................................................................................................. 9
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LA PRESENTATION DE LA MISSION
E
n 1977, la Nasa proposait à l’agence spatiale européenne de participer à l’élaboration d’un
puissant télescope spatial qui sera baptisé par la suite Hubble Space Telescope, en hommage
au célèbre astronome américain Edwin Hubble.
Pour environ 4 milliards d’Euros
(construction et exploitation
comprise), le Space Telescope devait
être le nec plus ultra. Sa conception
de base est celle d’un télescope à
réflexion. Le miroir principal, de 2,4
mètres de diamètre, devait être poli
comme aucun miroir ne l’avait été
jusque là. A titre de comparaison, s’il
avait la taille de la Terre, ses plus
grosses bosses n’excèderaient pas une
quinzaine de centimètres. Pour le
fabricant Perkin Helmer, ce devait être
un défi de taille. Avec un tel polissage,
Hubble devait être capable de
détecter des objets 50 fois moins
Vérification du miroir principal du télescope spatial
lumineux que les plus sombres
Hubble dans les usines de Perkin Helmer. Photo Nasa.
observés depuis la Terre. Pour avoir
une idée de sa puissance, les
astronomes avaient estimés qu’il serait capable d’observer une mouche posée à Sydney en
Australie depuis Paris, à 16 000 km de distance. Pour arriver à une telle précision, sa température
devait être régulée au dixième de degré près. Hubble devait être l’école de la perfection.
Le premier calendrier de la Nasa
prévoyait une mise sur orbite du
télescope spatial Hubble courant de
l’année 1983 à bord de la navette
spatiale. Mais des retards dans sa
construction ont contraint les
responsables de l’agence spatiale
américaine à reporter le tir de trois
ans. En 1986, alors que le télescope
était prêt à partir pour octobre, c’est
au tour des navettes de déclarer
forfait après l’explosion de Challenger
le 28 janvier de la même année.
Hubble devra attendre encore quatre
année de plus dans une salle ultra
propre afin de conserver sa qualité
optique. Finalement, le 24 avril 1990,
la navette Discovery s’élance de Cap
Discovery largue le télescope spatial sur son orbite.
Canaveral avec à son bord sa
Photo Nasa.
précieuse cargaison. Après les
vérifications d’usage, les astronautes
larguent l’engin sur une orbite de 600 km inclinée de 28,5°. Commence alors une vie estimée à 15
ans pour l’un des plus prestigieux télescopes spatiaux lancés à ce jour.
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DICO
Télescope à réflexion : la lumière émise par la zone observée atteint un miroir principal concave
qui la réfléchit vers un miroir convexe de plus petite taille. Celui-ci envoie la lumière vers les
instruments d’observation.
Télescope à réfraction : la lumière est agrandie en traversant un système de lentilles.
Les semaines suivantes, les astronomes ajustent et testent les équipements à bord du télescope.
Tout va bien jusqu’en juin 1990 lorsque les premières images arrivent sur les consoles des
scientifiques. Ils découvrent des clichés flous. A ce moment là, ils espèrent que quelques réglages
suffiront à corriger l’anomalie. Après enquête, il s’avère que le miroir principal n’est pas cassé
comme certains l’avaient craint un moment mais le miroir est tout de même en faute. Un défaut
de courbure de l’ordre d’un cinquantième de l’épaisseur de cheveux condamne le plus puissant
et plus cher télescope spatial au monde à la myopie.
Le télescope spatial est conçu pour être amélioré à l’occasion de missions d’entretien réalisées à
l’aide de la navette spatiale. La Nasa songe donc à réparer la myopie de Hubble au cours de
l’une de ces missions. Ce fût chose faite en décembre 1993 lors de la mission STS-61 de la navette
Endeavour. Depuis le télescope fournit au monde des images d’une majesté sans précédent. Bien
que souffrant ici et là de pannes diminuant temporairement ses capacités (réparées au cours des
missions d’entretien), Hubble est resté fidèle aux engagements pris par la Nasa envers la
communauté astronomique, c’est-à-dire permettre à l’œil humain, via Hubble, de voir les confins
de l’Univers et tenter de comprendre les mécanismes qui le font fonctionner.
ETAPES CLES
1977 : Le congrès américain approuve la construction du Hubble Space Telescope
24/04/1990 : Lancement par la navette Discovery
25/06/1990 : Découverte de l’aberration sphérique du miroir principal
12/1993 : Première mission d’entretien avec la navette Endeavour (SM-1)
02/1997 : Seconde mission d’entretien avec la navette Discovery (SM-2)
12/1999 : Première phase de la troisième mission d’entretien avec la navette Discovery (SM-3A)
03/2002 : Seconde phase de la troisième mission d’entretien avec la navette Columbia (SM-3B)
11/08/2008 : 100 000ème orbite accomplie par Hubble
05/2009 : Quatrième mission d’entretien avec la navette Atlantis (SM-4)
2020: Désorbitation de Hubble
HUBBLE EN CHIFFRES
En 18 ans, Hubble a réalisé plus de 840 000 observations totalisant 540 000 images de 27 000 objets
célestes.
Le 11 août 2008, Hubble a franchi le cap des 100 000 orbites autour de la Terre totalisant 2,5
milliards de km parcourus, presque la distance qui nous sépare d’Uranus !
En 18 ans, les observations faites ont produit 32 terabytes de données, ce qui correspondrait à
environ 9 600 longs métrages sous format digital.
Chaque mois, Hubble fournit 70 Go de données, de quoi réaliser 70 sets complets
d’encyclopédies.
Chaque mois, les archives de Hubble envoient environ 2 terabytes de données aux scientifiques
de par le monde.
Depuis sa mise sur orbite, les résultats fournis par Hubble ont été publiés dans plus de 7 500 articles
scientifiques. Rien que pour l’année 2007, on en dénombre plus de 700.
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LES PRINCIPAUX RESULTATS
D
epuis sa mise sur orbite, le télescope spatial Hubble a engrangé un nombre considérable de
découvertes qui ont permis une avancée majeure en astronomie. S’il est impossible de les
citer toutes, certaines ont une importance capitale dans la compréhension de notre univers.
Jusqu’à l’avènement de Hubble, la communauté scientifique reconnaissait unanimement que
l’âge approximatif de notre univers devait être de 15 milliards d’années. Après les observations
faites, il est possible aujourd’hui de préciser la date de la naissance de l’Univers. Elle tournerait aux
alentours de 13,7 milliards d’années.
Non seulement Hubble a pu déterminer l’âge de l’Univers mais il a pu confirmer la théorie de
l’astronome Edwin Hubble selon laquelle notre univers est en expansion (Constante Hubble). Pour
cela, les astronomes ont observé les Céphéides, type d’étoiles variables ayant des variations très
stables et un éclat prévisible. La période de variation dépend directement des propriétés
physiques de l’étoile (magnitude absolue). En observant leur fréquence, il est possible de déduire
leur brillance et par conséquent leur masse et leur distance. Après huit années d’observations, les
astronomes sont parvenus à la conclusion que l’expansion augmente de 70 km/seconde tous les
3,26 millions d’années lumière.
Hubble a confirmé la présence de matière sombre dans l’Univers. La première présomption de son
existence remonte aux années 30. L’astronome Fritz Zwicky voulait étudier un petit groupe de sept
galaxies composant l’amas de Coma avec comme objectif de déterminer la masse totale de
l’amas en étudiant la dispersion des vitesses des sept galaxies. En se basant sur les lois de Newton,
il pouvait déduire la masse dynamique et la comparer avec la masse lumineuse. Le résultat a été
que la masse dynamique était plus importante que la masse lumineuse. D’autres astronomes ont
fait ce même genre de constat pour d’autres observations d’amas. L’explication la plus logique
serait la présence d’une matière invisible constituant 90% de la masse totale de la galaxie.
Les taches sombres sont les séquelles de la collision entre la comète ShoemakerLevy 9 dans les couches atmosphériques de Jupiter. Photo Nasa.
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Hubble a permis de suivre en direct la collision des morceaux de la comète Shoemaker-Levy 9 sur
Jupiter et observer l’évolution des impacts dans la couverture nuageuse.
Comme prévu par les théories, Hubble a pu confirmer la présence de trous noirs au centre des
galaxies. Certains d’entres eux sont extrêmement massifs.
Plus on regarde loin et plus on remonte le temps. Avec l’œil perçant de Hubble, les astronomes
ont pu observer des proto-galaxies, nuages de gaz à l’origine de la formation des galaxies, qui se
sont formées 1 milliard d’années après la naissance de l’Univers.
Fomalhaut b, la première exoplanète découverte directement par le télescope spatial Hubble.
Photo Nasa.
L’une des dernières découvertes à mettre au crédit de Hubble est celle de la première exoplanète,
une planète orbitant autour d’une étoile autre que le Soleil. L’étoile porte le nom de Fomalhaut et
se situe à 25 années lumières de la Terre. L’exoplanète, Fomalhaut b, circule à 17 milliards de km
de son étoile et sa masse est estimée à environ 3 fois celle de Jupiter.
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LA FICHE TECHNIQUE
H
ubble est le premier des « Great Space Telescope » de la Nasa. Les autres sont Compton
GRO et AXAF-Chandra et Spitzer Space Telescope. Il a été construit par Lockheed Martin.
DIMENSIONS
Longueur : 15,9 m
Diamètre : 4,2 m
MASSE
Totale : 11 100 kg
TYPE
Télescope Ritchey-Chrétien d’une
focale de 57,6 m
Diamètre miroir primaire : 2,4 m
Diamètre miroir secondaire : 0,3 m
PUISSANCE
Puissance fournie par deux panneaux
solaires de 7 m de longueur
Début de mission : 5 680 W
COMMUNICATIONS
Deux antennes de communications
qui envoient les données au Space
Telescope Operations Control Center
(Greenbelt – Maryland) et Space
Telescope Science Institute (Baltimore
– Maryland) via le réseau de satellites
TDRS
COUT
4 milliards d’euros (conditions
économiques de 1999) comprenant sa
construction et son exploitation
Hubble en cours d’essai chez Lockheed Martin.
Photo Nasa.
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L’INSTRUMENTATION
A
u fil des missions d’entretien, le télescope spatial Hubble a évolué. Certains instruments ont
été remplacés par de plus performants tandis que d’autres ont cédés leur place pour
d’autres avec un nouvel objectif. Voici la présentation des différents instruments présents sur
Hubble après la mission STS-125 prévue pour mai 2009.
ACS - Advanced Camera for Surveys
Troisième génération de caméra optimisée pour réaliser des surveillances ou de larges campagnes
d’imagerie.
NICMOS - NICMOS - Near Infrared Camera/Multi-Object Spectrometer
Instrument travaillant de domaine spectral du proche infrarouge. Il permet de réaliser des images
spectroscopiques des cibles astronomiques visées.
STIS - Space Telescope Imaging Spectrograph
Instrument doté d’une caméra et d’un spectrographe fonctionnant du proche infrarouge à
l’ultraviolet.
WFPC3 – Wide Field Planetary Camera 3
Caméra dotée de 48 filtres couleurs allant de l’ultraviolet lointain au proche infrarouge. Elle est
équipée d’un système correcteur pour compenser le défaut de courbure du miroir primaire. C’est
cette caméra qui a offert les images des plus saisissantes de notre univers.
1. Cône de la Nébuleuse de l’Aigle prise par l’instrument ACS.
2. Nébuleuse de la Tarentule dans le Large Nuage de Magellan prise par l’instrument NICMOS.
3. Aurore polaire sur Saturne prise par l’instrument STIS
4. Nébuleuse de l’Aigle prise par l’instrument WFPC.
Photos Nasa.
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LES SOURCES
http://www.spacetelescope.org/
http://hubble.nasa.gov/index.php
http://www.stsci.edu/resources/
9
www.destination-orbite.net
FT-03/01-2008
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FT-04/06-2008
[email protected]