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télescope spatial Hubble

Galaxie active NGC 5128
Galaxie active NGC 5128

Satellite d'astronomie développé et exploité en coopération par la NASA et l'Agence spatiale européenne.

Long de 13,3 m pour un diamètre de 4,3 m, et pesant 11,3 t, Hubble est l'un des grands observatoires spatiaux conçus par la NASA. Emporté dans l'espace par l'orbiteur Discovery, il a été satellisé le 25 avril 1990 autour de la Terre, à 612 km d'altitude, sur une orbite inclinée de 28,5° sur l'équateur, qu'il décrit en 95 minutes.

Instrumentation

Sa charge utile comprend un télescope de type Cassegrain, de 2,40 m de diamètre, muni, à son foyer, de deux chambres photographiques : l'une, à grand champ, pour l'observation des planètes, l'autre pour celle des astres de faible luminosité ; de deux spectographes : l'un à haute résolution, l'autre pour les objets faiblement lumineux ; et d'un photomètre ultrarapide. Cette instrumentation focale rend le télescope utilisable dans une gamme d'énergie allant de l'ultraviolet à l'infrarouge. L'Europe a contribué pour 15 % au coût du satellite en développant les panneaux solaires (qui fournissent plus de 4,5 kW de puissance électrique) et la caméra pour objets faiblement lumineux, ou FOC (Faint Objects Camera), capable, grâce à son dispositif de comptage de photons, d'observer des objets 30 fois moins lumineux que ceux qu'on peut observer au sol et, grâce à sa capacité d'agrandissement des images, d'atteindre la limite de résolution du télescope, soit 0,1 seconde d'arc. En échange de leur contribution, les Européens ont accès à 15 % du temps d'observation. Un groupe de chercheurs européens participe aussi à l'exploitation du télescope à l'Institut du télescope spatial, à Baltimore (États-Unis). Conçu pour rester opérationnel pendant au moins 15 ans, le télescope peut être réparé en orbite par des astronautes ou ramené au sol à bord de la navette spatiale pour révision ou une remise en état complètes. On a découvert après sa mise en orbite que son miroir primaire était affecté d'un défaut de courbure (sphéricité trop faible de deux millièmes de millimètre à la circonférence). Cette aberration de sphéricité rendait inexécutables certains programmes d'observation prévus, même si des images remarquables ont pu être obtenues grâce à un traitement informatique poussé.

Maintenance

Un dispositif correcteur appelé COSTAR a été installé à la place du photomètre en décembre 1993, lors d'une mission de la navette. À cette occasion, on a remplacé également la caméra planétaire à grand champ par une autre dotée de composants plus élaborés et d'une optique correctrice intégrée, et l'on a changé les panneaux solaires, dont les vibrations dues aux effets thermiques des passages du satellite d'une zone de jour à une zone de nuit perturbaient le pointage du télescope et réduisaient la partie utilisable de l'orbite. Cette mission correctrice a parfaitement réussi et a rendu à l'instrument ses qualités d'origine ; en particulier, la résolution angulaire et la sensibilité atteignent les valeurs théoriques.

Lors d'une deuxième mission de service, en février 1997, les astronautes ont installé un spectrographe imageur (STIS) ainsi qu'un ensemble de trois caméras associées à un spectromètre opérant dans le proche infrarouge (NICMOS) à la place d'un spectrographe pour objets faiblement lumineux (FOS) et d'un spectrographe à haute résolution (GHRS). Ils ont également changé divers dispositifs des systèmes d'orientation, de stabilisation, de protection thermique ou d'enregistrement des données.

Une troisième mission de service, en décembre 1999, a permis de procéder au remplacement des gyroscopes de l'émetteur radio et d'un des trois capteurs de guidage fin, à l'installation d'un nouvel ordinateur de bord et de régulateurs de puissance pour les batteries, et à la pose de panneaux d'isolation thermique.

En mars 2002, une quatrième mission a poursuivi la maintenance et la modernisation des équipements avec, notamment, l'installation de nouveaux panneaux solaires et d'un nouveau système électrique central, le remplacement de la caméra pour objets faiblement lumineux par une caméra à l'acuité visuelle décuplée (ACS, Advanced Camera for Surveys) et la réactivation du spectromètre infrarouge NICMOS grâce à la réparation de son système de refroidissement.

Une cinquième et ultime mission de service devait intervenir en 2004. Après avoir été annulée, pour des raisons d'économie, elle a été à nouveau acceptée en 2006, pour assurer la mise à niveau et le maintien opérationnel du télescope jusqu'au lancement de son successeur. Intervenue en mai 2009, elle a permis notamment de remplacer les batteries et les gyroscopes défaillants et d'installer deux nouveaux instruments scientifiques plus performants : un spectrographe ultraviolet et une caméra à grand champ.

Les images fournies par le télescope Hubble ont permis de nouvelles découvertes sur les planètes du système solaire. À l'échelle de notre galaxie, elles ont permis d'affiner les connaissances sur la naissance et la mort des étoiles. À plus grande échelle, Hubble a scruté en détail des galaxies actives ou en interaction ; il a permis de mesurer avec précision la distance de galaxies proches et il a découvert des milliers de galaxies lointaines, révélant que la population de galaxies de l'Univers est encore plus nombreuse qu'on ne le pensait.

Le successeur du télescope Hubble, appelé JWST (James Webb Space Telescope, en hommage à celui qui fut l'administrateur de la NASA de 1961 à 1968) est déjà en cours de développement. Celui-ci sera doté d'un miroir segmenté de 6,5 m de diamètre (replié lors du lancement et qui se déploiera après sa mise en orbite), refroidi à très basse température pour opérer principalement dans l'infrarouge, à des longueurs d'onde inaccessibles aux instruments installés au sol. Satellisé à l'un des points de Lagrange du système Terre-Soleil, à 1,5 million de kilomètres de la Terre, il ne pourra être réparé dans l'espace. Son lancement est prévu en 2013.