Airbus Defence and Space

Le télescope spatial James Webb, NIRSpec et MIRI

Dans le rouge

Dans seulement quelques années, une machine à remonter le temps équipée de la technologie d’Airbus Defence and Space entamera un périple qui nous emmènera plus loin que jamais, au commencement de l’univers.

Ce nouvel observatoire spatial superpuissant, positionné à 1,5 million de kilomètres de la Terre, se penchera sur le berceau de l’Histoire : de la première lumière émise après le Big Bang et la formation des galaxies primitives à la naissance des systèmes stellaires capables de favoriser la vie sur des planètes comme la nôtre.

Cette fameuse machine, c’est le télescope spatial James Webb (JWST), qui devrait être lancé en 2018 dans le cadre d’une collaboration internationale entre la NASA et les Agences spatiales européenne et canadienne. Cet observatoire spatial, le plus puissant jamais fabriqué, décèlera les objets les plus distants de l’univers, fournira des images des premières galaxies formées et scrutera des planètes inexplorées autour d’étoiles lointaines.

Le JWST sera même capable de « voir » plus loin que son célèbre prédécesseur, Hubble. A titre de comparaison, Hubble pouvait observer les « jeunes » galaxies, tandis que le JWST examinera pour sa part les galaxies « naissantes ».

Décalage vers le rouge

En raison du temps nécessaire à la lumière pour se déplacer, plus un objet est lointain, plus nous remontons dans le temps. Le tissu de l’univers étant en constante expansion, les premiers éléments qui se sont formés sont les plus lointains et se déplacent le plus rapidement, à tel point que la lumière qu’ils émettent se décale vers l’extrémité rouge du spectre. La lumière émise par les objets que le JWST prévoit de cartographier provient de si loin qu’elle s’est considérablement décalée vers l’infrarouge. Contrairement à Hubble, le JWST fonctionnera dans les longueurs d’onde de l’infrarouge, et donc, détectera ces objets distants, au fin fond de la nuit des temps.

Puiser l’information dans la lumière des étoiles

Le miroir principal géant du JWST (qui, avec 18 segments hexagonaux étendus sur un diamètre total de 6,5 m, sera le plus grand télescope jamais envoyé dans l’espace) recueillera la faible lumière des étoiles lointaines et la transférera vers l’un de ses quatre instruments scientifiques, chacun conçu pour extraire un type spécifique de données contenues dans la lumière elle-même.

Décodée, la lumière des étoiles (rayonnement électromagnétique) peut fournir une foule d’informations sur l’objet céleste qui l’émet : composition chimique, température, densité, pression, mouvement et vélocité. En effet, chaque élément ou composé qui la constitue émet et absorbe des rayonnements à des longueurs d’onde spécifiques caractéristiques, et donc, possède une « signature » unique qui peut être identifiée en séparant et en analysant ces différentes longueurs d’ondes.

NIRSpec

Scientifiquement parlant, le principal et le plus puissant des quatre instruments du JWST est le spectrographe NIRSpec (Near-Infrared multi-object Spectrograph), conçu par Airbus Defence and Space. Un spectrographe disperse la lumière d’un objet dans un spectre. Les atomes et molécules présents dans l’objet impriment des lignes sur ce spectre qui enregistre de façon unique l’« empreinte digitale » de chaque élément chimique présent. La spectroscopie est la science d’interprétation exacte de ces lignes.

NIRSpec repoussera les limites de la spectroscopie en étant le premier spectrographe dans l’espace capable d’observer une centaine d’objets simultanément ! Pour ce faire, une nouvelle technologie basée sur un système de micro-obturateurs - de minuscules cellules mesurant 100 x 200 microns, soit la largeur de trois à six cheveux humains - a dû être inventée pour contrôler la façon dont la lumière pénètre dans NIRSpec.

MIRI

A bord du JWST se trouvera également l’instrument MIRI (Mid InfraRed Instrument), un spectrographe combiné à un appareil photo si sensible qu’il pourrait voir une bougie allumée sur l’une des lunes de Jupiter. Il a été développé par un consortium international dans lequel Airbus Defence and Space joue également un rôle de premier ordre. MIRI étendra les capacités d’observation du JWST vers des longueurs d’ondes plus grandes que celles couvertes par ses autres instruments, ce qui est vital pour l’étude de la lumière très décalée vers le rouge émanant des objets de l’univers primitif. Les scientifiques se disent également confiants sur le fait qu’il fournira le même type d’astrophotographies époustouflantes que celles qui ont fait la célébrité de Hubble.

Les deux autres instruments de la suite du JWST sont l’appareil NIRCAM (Near-Infrared Camera), mis au point par l’Université d’Arizona pour le compte de la NASA, et le capteur FGS (Fine Guidance Sensor), fourni par l’Agence spatiale canadienne.

Un froid extrême

Pour pouvoir détecter les rayonnements provenant de ces corps célestes, le JWST et ses instruments sont conçus pour fonctionner à des températures de l’ordre de -235 °C. Autrement, les rayonnements émis par les instruments eux-mêmes éclipseraient les rayonnements infrarouges émanant de ces étoiles extrêmement froides.

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