Jour de fête pour l’astronomie ! Ce vendredi 24 avril, le télescope Hubble célébrait son anniversaire numéro 30, temps au cours duquel le satellite artificiel est devenu synonyme de l’exploration spatiale.
Le télescope, probablement le plus connu de son type au monde, est responsable de centaines de milliers d’images qui ont changé notre approche à l’astronomie, ainsi que d’importantes découvertes qui continuent à nourrir la recherche et l’exploration des astres.
Maintenant que l’engin célèbre ses trois premières décennies, il est l’occasion de repasser son histoire, legs des grands efforts scientifiques, techniques et même diplomatiques qui ont été éprouvés pour sa conception
Explorer au-delà des limites terrestres
En projet depuis la fin des années 1960, le Hubble a dû endurer différents obstacles avant qu’il puisse être mis en orbite. Tout le long de son développement, le télescope vécut multiples défis d’ingénierie, des crises budgétaires et même la catastrophe de la navette Challenger.
Cependant, les origines de ce projet scientifique peuvent être tracés jusqu’aux temps de l’après-guerre, avec les premières propositions d’exploration astronomique spatiale.
Depuis longtemps, les astronomes étaient fascinés par l’idée d’un télescope qui puisse capturer des images depuis l’orbite terrestre, puisque les observations en superficie sont toujours susceptibles aux conditions climatiques et atmosphériques. Les scientifiques proclamaient que l’exploration astronomique au-delà de ces obstacles ouvrirait les portes à de nouvelles frontières d’observation.
Effectivement, au-delà des turbulences optiques inhérentes à l’atmosphère, un télescope spatial permet de capturer une grande partie du spectre électromagnétique, observé de manière très limitée par l’œil humain et altéré par les perturbations du milieu terrestre.
En 1946, Lyman Spitzer publiait les « Avantages astronomiques d’un observatoire extraterrestre » et démontrait ainsi l’importance de l’exploration des astres depuis l’espace. Spitzer fut après intégré aux groupes de recherche les programmes de l’Observatoire astronomique en orbite (OAO) et de l’Observatoire solaire en orbite (OSO), mis en opération entre 1968 et 1972. Ainsi, la toute neuve NASA donnait vie à l’astronomie spatiale.
Grâce aux résultats de ces premiers outils, l’agence américaine ordonnait en 1968 les premiers modèles de déploiement d’un Grand télescope spatial (LST), l’ancêtre direct du Hubble. Cependant, l’idée d’un tel appareil ne convainquait pas tout le monde, notamment le Congrès américain qui coupait systématiquement les fonds pour les études nécessaires au développement du LST.
Confronté aux questionnements des élus et à la crise budgétaire de cette année, le projet perdait tout financement en 1974. Ce ne fut qu’après des années en campagne que Spitzer et l’ensemble de la communauté scientifique sont parvenus à accorder les premières dépenses pour le développement du projet, en 1977. En ce moment l’Agence spatiale européenne a elle aussi contribué à ce fonds, en échange d’une partie du temps d’opération de l’appareil.
Une fois l’obstacle financier évité, une première date de lancement fut proposée pour 1983 et le satellite de recherche fut rebaptisé Télescope spatial Hubble (HST) en honneur à Edwin Hubble, renommé astronome américain qui a joué un rôle fondamental dans l’évolution de la cosmologie moderne.
Au cours du premier quart du XXe siècle, Mr. Hubble et le mathématicien belge Georges Lemaître avaient théorisé que l’Univers était en cours d’expansion. Plus de 50 années plus tard, le phénomène a finalement été observé et confirmé par le télescope trentagénaire.
Un défi d’ingénierie
Le Hubble est équipé d’un miroir principal de 2,4 m de diamètre, fabriqué par la compagnie américaine PerkinElmer. La production de la géante lentille de 1 000 kg et du système de senseurs qui l’accompagne a sans doute signifié des grands défis techniques. Le polissage du verre à lui seul aurait pris près deux ans à s’achever, de 1979 à 1981.
Additionnellement, des retards dans la fabrication des autres composants généraient des surcoûts pour la NASA, qui à été obligée à reculer le lancement du satellite une première fois, pour octobre 1984. Deux autres délais ont été annoncés en 1985, jusqu’à ce que la date d’octobre 1986 put être accordée.
Hélas, la tragédie de la navette spatiale Challenger, désintégrée en plein vol le 28 janvier 1986, a mis en pause l’ensemble des programmes spatiaux de la NASA, y compris le lancement du Hubble, pendant plusieurs années.
Pendant ce temps-là, l’engin de 11 tonnes, représentait des dépenses extraordinaires pour la NASA. Cloué au sol terrestre, l’entretien de l’appareil débitait près 6 millions de dollars du budget mensuel de l’agence, contribuant à que le coût cumulé du Hubble s’élève jusqu’aux 4,7 milliards de dollars, contre les 400 millions qui étaient initialement prévus.
Malgré cela, le retard du lancement du Hubble a aussi permis que toutes les autres tâches nécessaires à son opération puissent s’achever en temps opportun. Les ingénieurs de la NASA ont ainsi pu réaliser des tests approfondis et finir le développement du logiciel de contrôle en Terre.
En 1988, quand les opérations des navettes spatiales ont été reprises, le télescope reçut sa date finale de décollage. Le 24 avril 1990, le télescope Hubble était finalement lancé lors de la mission STS-31 de la navette spatiale Discovery.
Les débuts compliqués du HST
Situé à quelques 550 km de la superficie terrestre, la basse orbite du Hubble lui permet de de capturer des images à très haute résolution en dehors des distorsions de l’atmosphère terrestre. Ici, la lumière de fond est aussi nettement plus faible que celle des télescopes terrestres, ce qui lui permet en plus d’avoir une vue en profondeur de l’Univers.
En mai 1990, la première image extraite des senseurs du Hubble a été publiée par la NASA. Cependant, les scientifiques notèrent rapidement d’une anormalité dans la lentille principale qui rendait floues les toutes nouvelles « photographies » du Hubble.
En effet, l’énorme miroir présentait une déformation qui l’empêchait de bien focaliser ses objectifs. Le défaut était minuscule, de l’ordre des micromètres, mais il était suffisamment important pour fausser la vision du télescope et faire obstacle à sa tâche principale.
Bien qu’il soit le premier télescope conçu pour être maintenu en orbite par des astronautes, la spécificité de ses instruments exige d’une longue préparation pour les restaurer. Ainsi, la première mission d’entretien ne fut déployée que jusqu’en décembre 1993, deux années et demi après la mise en opérations du satellite.
Depuis, cinq autres missions d’entretien ont progressivement réparé, remplacé et amélioré les systèmes du télescope. La dernière d’entre elles, originalement planifiée pour 2004, fut soudainement interrompue par une nouvelle tragédie spatiale, lorsque la navette Columbia a été perdue à sa rentrée en orbite.
La mission fut retardée jusqu’en 2009 et le télescope n’a reçu aucun entretien depuis.
Le final prévu
Désormais, la NASA, ainsi que plusieurs équipes d’astronomes, se débattent sur des futures dépenses à faire dans l’entretien du Hubble face à la fin de la vie opérationnelle de l’appareil. D’après les modèles scientifiques, le satellite devrait rentrer en orbite par l’effet gravitationnel de la Terre entre 2030 et 2040, mis à part la fonctionnalité de ses instruments.
Son successeur officiel, le télescope spatial James Webb (JWST) est programmé pour débuter en mars 2021, bien que la crise sanitaire actuelle ait interrompu son développement pour l’instant.
Ce nouvel engin, muni d’un miroir presque trois fois plus grand que celui du Hubble (avec 6,5 mètres de diamètre), sera néanmoins déployé à 1 500 000 km de distance, jusqu’au point de Lagrange du système Terre-Soleil où les interférences magnétiques des deux astres sont inexistantes.
Comparé à l’orbite du HST, ceci rendrait l’entretien du nouvel appareil énormément plus difficile. Ceci pourrait peut-être signifier que le Hubble soit toujours maintenu pendant plusieurs années.
Un engin de grande importance scientifique et culturelle
Le télescope figure dans la liste des « grands observatoires » de la NASA, ensemble avec l’observatoire de rayons gamma Compton, l’observatoire de rayons X Chandra et le télescope spatial Spitzer.
En Terre, l’appareil spatial est contrôlé par le centre de vol spatial Goddard (GSFC), pendant que les astres visés sont étudiés et déterminés par l’Institut des sciences du télescope spatial (STScI). Bien que les deux centres fassent partie de la NASA, le site principal du GSFC se trouve à Washington, pendant que le STScI est situé dans un campus de l’université Johns-Hopkins, à Baltimore, dans le Maryland.
Dans ses 30 années de service, le Hubble a été derrière plus de 15 000 documents de recherche qui se sont servi des données et découvertes astronomiques de l’engin.
Pendant cette période, le télescope a permis, entre autres faits, de confirmer l’existence des trous noirs supermassifs, de découvrir les premières molécules organiques sur une exoplanète, de déterminer la masse et étendue de la Voie Lactée et d’étudier la vitesse de l’expansion de l’Univers, en plus de préciser son âge, à 13,8 millions d’années-lumière.
Le Hubble est en plus responsable de célèbres images astronomiques, comme les Pilliers de la Création ou le Champ ultra-profond de Hubble,
Cependant, le rôle du télescope Hubble est bien au-delà des activités de recherche. Grâce à ses surprenantes images, l’appareil est devenu un important outil pour la diffusion de l’astronomie moderne, inspirant plusieurs générations de scientifiques à explorer le grand inconnu.
Conscients de cela, et malgré que les célébrations présentielles ont été suspendues dû à la crise du coronavirus, la NASA a eu le bon geste de mettre à disposition plusieurs ressources pour les passionnés du Hubble dans un site spécialement dédié au 30 anniversaire de son télescope.
Source de l’image : forbes.com