Le télescope spatial James Webb est le plus cher et le plus puissant jamais construit. Il sera un pas de géant dans la quête pour comprendre l’Univers et les origines de l’humanité.
James-Webb (en anglais James Webb Space Telescope, également couramment désigné par son sigle JWST) est un télescope spatial servant d’observatoire fonctionnant principalement dans l’infrarouge, développé par la NASA avec la participation de l’Agence spatiale européenne (ESA) et de l’Agence spatiale canadienne (ASC).
Une version plus performante que Hubble
Le plus grand et le plus onéreux télescope spatial à son lancement, le JWST est conçu pour poursuivre les travaux du télescope spatial Hubble. En effectuant toutefois ses observations dans des longueurs d’onde plus longues.
Les observations du JWST sont centrées sur l’infrarouge proche et moyen. Ceci, tout en incluant une partie du spectre située dans le domaine du visible (longueurs d’onde allant de 0,6 à 28 μm).
Par sa résolution, sa surface collectrice et la bande spectrale couverte, il surpasse largement Hubble pour l’observation dans l’infrarouge.
Mais, contrairement à Hubble, il ne peut observer ni l’ultraviolet, ni l’intégralité de la lumière visible.
Son miroir primaire 6,5 m de diamètre fait deux fois ou plus celle de Hubble, 2,4 m. Sa masse de 6 200 kg est, par contre, deux fois plus faible que celle de son prédécesseur.
Son pouvoir de résolution atteint 0,1 seconde d’arc. Il peut donc collecter une image neuf fois plus rapidement que Hubble.
Concept d’artiste du télescope spatial James Webb – Crédits: Nasa
Un long historique avant son lancement
Les travaux sur le JWST débutent en 1989, mais le projet connaît de nombreuses évolutions et vicissitudes. Celles-ci sont dues aux défis technologiques qu’il soulève. D’une part, son miroir primaire pliable, le bouclier thermique déployable. Et d’autre part, aux dépassements budgétaires. D’ailleurs, le projet frôle l’annulation en 2011.
La NASA a estimé son coût de fabrication à trois milliards de dollars américains à l’issue de la phase de conception générale en 2005. Celui-ci a finalement atteint les Dix Milliards de dollars US.
La date de lancement, fixée initialement à 2013, est repoussée régulièrement jusqu’à la fin 2021.
En 2002, le projet prend le nom du second administrateur de la NASA, James E. Webb.
Le télescope est lancé par une fusée Ariane 5 le 25 décembre 2021, depuis la base de Kourou en Guyane française. Il est placé, après un transit d’un mois, en orbite autour du point de Lagrange L2 du système Soleil-Terre. Ce système est situé à 1,5 million de kilomètres de la Terre, du côté opposé au Soleil.
À la suite d’une phase de mise en service de six mois, comprenant le déploiement particulièrement délicat de son bouclier thermique et de ses miroirs, débute la mission scientifique. Elle s’étale sur une durée de cinq ans, qui doit permettre de remplir les objectifs assignés au télescope JWST.
Le JWST emporte dans son voyage des réserves d’ergols, nécessaires pour maintenir sa position au point de Lagrange. Ils doivent, par ailleurs, lui permettre de rester en fonctionnement pendant au moins dix ans.
Des technologies innovantes spacialement développées pour James Webb
La plus importante est le miroir principal composé de 18 segments distincts qui se déplient et s’adaptent à la forme après le lancement. Les miroirs sont en béryllium ultra-léger.
La plus grande caractéristique de ce dernier est un pare-soleil à cinq couches qui atténue la chaleur du soleil plus d’un million de fois.
Les quatre instruments du télescope caméras et spectromètres sont équipés de détecteurs capables d’enregistrer des signaux extrêmement faibles.
L’instrument NIRSpec a des micro-obturateurs programmables, qui permettent d’observer jusqu’à 100 objets simultanément.
Webb dispose également d’un refroidisseur cryogénique pour refroidir les détecteurs infrarouges moyens d’un autre instrument, MIRI. A une température très froide de 7 kelvins, moins 447 Fahrenheit, afin qu’ils puissent fonctionner.
Une clé pour déverrouiller les secrets de l’univers
Le télescope spatial James Webb sera un pas de géant dans la quête pour comprendre l’Univers et les origines de l’humanité. Il examinera chaque phase de l’histoire cosmiques. Allant des premières lueurs lumineuses après le Big Bang à la formation des galaxies, des étoiles et des planètes. En passant par l’évolution du système solaire.
Avec ce télescope, les scientifiques prévoient d’élucider plusieurs mystères de l’astronomie dont :
La fin de l’âge des ténèbres : première lumière et ré-ionisation. JWST sera une puissante machine à remonter le temps dotée d’une vision infrarouge. Un système qui remontera plus de 13,5 milliards d’années pour voir les premières étoiles et galaxies se former dans l’obscurité de l’univers primitif.
Assemblage de galaxies : La sensibilité infrarouge sans précédent de JWST aidera les astronomes à comparer les galaxies les plus faibles et les plus anciennes aux grandes spirales et elliptiques d’aujourd’hui. Tout ceci aidera les scientifiques à comprendre comment les galaxies s’assemblent sur des milliards d’années.
La naissance des étoiles et des systèmes protoplanétaires : JWST sera capable de voir à travers et dans d’énormes nuages de poussière opaques aux observatoires à lumière visible. L’endroit où les étoiles et les systèmes planétaires sont en train de naître.
Systèmes planétaires et origines de la vie : JWST nous en dira plus sur les atmosphères des planètes extrasolaires. Et peut-être même trouvera-t-il les éléments constitutifs de la vie ailleurs dans l’univers. En plus d’autres systèmes planétaires, il étudiera également des objets au sein de notre propre système solaire.
– Crédits : Nasa
Ses Outils de travail
L’observatoire du télescope spatial James Webb est composé de trois éléments. Le module d’instruments scientifiques intégrés (ISIM). Ensuite, l’élément de télescope optique (OTE), qui comprend les miroirs et le fond de panier. Et enfin, l’élément de vaisseau spatial, qui comprend le bus spatial et le pare-soleil.
Le module d’instruments scientifiques intégrés (ISIM) comprend les instruments scientifiques de Webb. L’OTE est l’œil de l’Observatoire et il recueille la lumière provenant de l’espace et la fournit aux instruments scientifiques situés dans l’ISIM. Le fond de panier est comme la “colonne vertébrale” du Webb. Il supporte les miroirs.
Le sous-système de pare-soleil sépare l’observatoire en un côté chaud orienté vers le soleil, et un côté froid anti-soleil. Le pare-soleil éloigne la chaleur du Soleil, de la Terre et de l’électronique du bus de l’engin spatial de l’OTE et de l’ISIM. Tout ceci afin que ces pièces de l’Observatoire puissent rester sensiblement très froides. En effet, la température de fonctionnement doit être maintenue sous 50 kelvins ou -370 degrés F.
Le Spacecraft Bus fournit les fonctions de support pour le fonctionnement de l’Observatoire. Le bus abrite les six principaux sous-systèmes nécessaires au fonctionnement de l’engin spatial. Le sous-système d’alimentation électrique, le sous-système de contrôle d’attitude, le sous-système de communication et enfin le sous-système de commande et de traitement des données. Sans oublier les importants sous-système de propulsion et le sous-système de contrôle thermique.
Le volet d’inertie équilibre la pression solaire sur le pare-soleil. Il n’est pas réglable en orbite, mais il l’est lorsqu’il est au sol.
Ou se trouve-t-il ?
Webb est en orbite autour du Soleil à 1 500 000 kilomètres de la Terre, à un endroit qu’on n’appelle point de Lagrange L2. Point autour duquel il suit aussi une petite orbite. Vu l’emplacement éloigné du télescope Webb, la vue est complètement dégagée et il est possible d’observer les confins de l’Univers beaucoup plus loin qu’avec le télescope spatial Hubble.
Crédits: Agence spatiale européenne, Agence spatiale canadienne
Faisons connaissance avec James Webb ?
James Edwin Webb -07 octobre 1906 – 27 mars 1992- est le deuxième administrateur de la NASA, du 14 février 1961 au 07 octobre 1968.
Durant les vingt-cinq premières années de sa vie professionnelle, il fait carrière dans les hautes sphères de l’administration publique américaine. Il est choisi en 1961 par Lyndon B. Johnson pour occuper le poste d’administrateur de l’agence spatiale fondée peu de temps avant et qui doit relever les défis de la course à l’espace. Webb joue un rôle essentiel dans la réussite du programme Apollo grâce à ses talents d’organisateur et sa connaissance des rouages administratifs et politiques. Il se retire en 1968 peu avant le premier vol habité du programme Apollo. Webb démissionne ensuite de son poste lorsque le président Lyndon Johnson, dont il était proche, annonce qu’il ne se représenterait pas.
Le télescope spatial James-Webb est nommé, en 2002, en hommage à sa personne.