Voici ce qui pourrait encore mal tourner avec le télescope spatial Webb
Le télescope spatial Webb , après des années de retard, a enfin atteint la rampe de lancement. C'est une occasion capitale, mais l'observatoire doit encore passer par un processus de mise en service complexe et sans précédent qui nécessitera six mois angoissants. Le plus dur, semble-t-il, reste à venir.
Développé par les agences spatiales américaine, européenne et canadienne, et avec l'aide d'entrepreneurs privés tels que Lockheed Martin, Webb a été décrit comme « le télescope le plus complexe et le plus puissant jamais construit ». Grâce à ses capacités infrarouges, Webb recherchera des étoiles et des galaxies anciennes, étudiera la formation d'étoiles et d'exoplanètes et recherchera la vie dans la Voie lactée. Le télescope spatial a le potentiel de transformer littéralement et figurativement notre vision du cosmos et notre compréhension de notre place dans celui-ci.
L'excitation pour cette mission est accentuée par le fait que Webb était censé monter en 2007, mais une refonte majeure liée à son pare-soleil , des dépassements de coûts qui ont presque doublé le devis initial, des obstacles techniques en cours, des tests approfondis, des problèmes avec le choisi véhicule de lancement - pause pour reprendre son souffle - la pandémie de covid-19, et les problèmes lors du traitement au Centre Spatial Guyanais ont tous concouru à créer la date de lancement actuelle du 25 décembre 2021 (le décollage est actuellement prévu entre 7h20 et 7h52 suis HNE le jour de Noël ).
Le gros du travail, pour ainsi dire, semble être derrière nous, mais de nombreuses étapes restent à franchir avant que Webb puisse être déclaré pleinement opérationnel. Maintenant, je ne peux pas expliquer tout ce qui pourrait mal tourner d'ici là, mais je peux passer en revue certaines étapes clés, et même certains gadgets technologiques, qui pourraient créer des problèmes au cours des six prochains mois.
Avant d'en arriver là, cependant, je veux parler de la fusée Ariane 5 qui emmènera Webb dans l'espace. La fusée Arianespace est super fiable, mais un problème technique antérieur me rend un peu nerveux à propos du lancement à venir. À deux reprises en 2020, la fusée Ariane 5 a connu des accélérations inattendues du véhicule lors de la séparation du carénage. Arianespace a depuis corrigé le problème, et tout semble aller bien, mais je n'aime pas que cela se soit produit. Cela me rendra un peu plus nerveux le matin de Noël alors que je sirote mon lait de poule et regarde le lancement.
Malgré une défaillance catastrophique de la fusée (Dieu nous en préserve), le lancement pourrait produire des vibrations dommageables. Cela dit, Webb est spécifiquement conçu pour tolérer les secousses attendues . En 2016, des tests de vibrations ont révélé un problème avec les attaches, ou «mécanismes de retenue de lancement», qui retiendront les ailes du miroir du télescope. Les nombreux tests acoustiques et de vibration effectués sur l'instrument de 14 300 livres auraient dû exclure cela, entre autres problèmes potentiels, mais nous ne le saurons pas avant que Webb n'arrive enfin dans l'espace.
Comme Alison Nordt, directrice des sciences spatiales et de l'instrumentation de Lockheed Martin, l'a expliqué dans un e-mail, Webb ne doit pas seulement survivre au lancement, il doit également survivre à son introduction brutale dans l'espace.
"Je suis bien sûr très excité pour le lancement du JWST, et les enjeux sont vraiment élevés", a déclaré Nordt. "L'environnement spatial, y compris le lancement, présente de nombreuses différences par rapport au sol - des choses comme les charges de lancement (vibration et acoustique), le vide (manque d'air), les températures extrêmes (en particulier pour Webb allant à environ -400 ° F) et l'apesanteur, » qui ne peut pas nécessairement être testé sur le terrain.
La séquence de lancement elle-même devrait être une affaire de routine, avec la chute des propulseurs latéraux d'Ariane quelques minutes après le décollage, suivie du largage de la coiffe de charge utile. L'étage inférieur de la fusée continuera à fournir la poussée nécessaire, mais une fois à court de carburant, il devra également tomber, permettant à l'étage supérieur de prendre le relais. Le vaisseau spatial doit alors effectuer une série de manœuvres d'oscillation pour empêcher le rayonnement solaire de faire exploser un seul côté du télescope maintenant exposé. L'étage supérieur sera largué environ 27 minutes après le lancement, moment auquel Webb sera indépendant et sous son propre pouvoir.
Les lancements comportent toujours un élément de risque, mais dans ce cas, ce sont toutes les choses qui se produiront ensuite qui pourraient créer les plus gros problèmes. Avec plus de plis qu'une sculpture en papier origami, le télescope spatial doit s'ouvrir, donner un bâillement métaphorique et déployer ses nombreux composants.
Le vaisseau spatial déploiera ses panneaux solaires environ 33 minutes après le début de la mission "afin que Webb puisse commencer à produire de l'électricité à partir du soleil et arrêter de vider sa batterie", comme l'écrit la NASA dans la FAQ Webb . "Webb établira rapidement sa capacité à s'orienter et à 'voler' dans l'espace." L'antenne à gain élevé de Webb sera également déployée à ce moment-là, afin de "permettre les taux de communication de données les plus élevés disponibles dès que possible", selon la NASA.
Le déploiement des panneaux solaires sera une affaire urgente, mais il en sera de même pour la première correction de trajectoire. Contrairement à Hubble, qui travaille en orbite terrestre basse, Webb exercera ses activités au deuxième point de Lagrange, ou L2. Ce sweet spot, situé entre la Terre et le Soleil, est très stable, ce qui signifie que Webb n'aura pas à utiliser une quantité excessive de carburant pour rester en position. L2 est situé à environ 1 million de miles (1,5 million de km) de la Terre, il faudra donc un mois complet à Webb pour s'y rendre, période pendant laquelle le vaisseau spatial devra effectuer quelques corrections de cap. Le premier, connu sous le nom de MCC-1a, aura lieu environ 12,5 heures après le début de la mission.
Le premier jour de Webb dans l'espace semble intense, mais les semaines et les mois suivants impliqueront également des étapes très importantes, dont chacune pourrait compromettre la mission , comme l'explique SpaceNews :
Le processus de déploiement du pare-soleil à cinq couches du télescope commencera trois jours après le lancement. Étant un télescope infrarouge, Webb a besoin de ce bouclier pour minimiser les interférences potentielles ; le télescope est conçu pour détecter les sources de chaleur, donc la dernière chose dont les scientifiques ont besoin est de capter la chaleur provenant de leurs propres instruments. Dans la semaine suivant le lancement, "les opérations les plus critiques seront tous les déploiements de pare-soleil et la tension des couches", a déclaré Nordt à Gizmodo. "Le déploiement du pare-soleil suscite le plus de discussions, en partie parce que c'était le système le plus difficile à tester comme si vous voliez." D'autres déploiements, comme le déploiement des radiateurs de Webb, auront lieu en même temps.
D'ici la deuxième semaine, l'équipe devrait terminer les déploiements, y compris le déploiement et le verrouillage du trépied du miroir secondaire, la rotation et le verrouillage des deux ailes du miroir principal et le déverrouillage des segments du miroir principal. Le déploiement complet du télescope devrait être achevé environ 13 jours après le début de la mission. Les effets du pare-soleil devraient commencer à se faire sentir à cette époque, les instruments scientifiques subissant un refroidissement rapide.
"L'équipe Webb a fait tout ce qu'elle pouvait pour tester tout pour assurer le succès, et je sais que nous respirerons tous un peu plus facilement une fois que tous les déploiements seront terminés et que nous pourrons passer aux alignements", a déclaré Nordt.
La fin du premier mois impliquera une dernière correction de cap (au jour 29) et l'insertion de Webb dans son orbite L2. De manière passionnante, les contrôleurs alimenteront ensuite les quatre instruments scientifiques de l'observatoire : la caméra proche infrarouge (NIRCam), le spectrographe proche infrarouge (NIRSpec), l'instrument à infrarouge moyen (MIRI) et le capteur de guidage fin/imageur proche infrarouge et sans fente. Spectrographe (FGS-NIRISS).
"Une fois tous ces déploiements terminés, la prochaine étape de la mise en service est celle pour laquelle je suis personnellement le plus excité : allumer le NIRCam pour démarrer le processus méticuleux d'alignement des 18 segments de miroir principaux", a déclaré Nordt.
Pour démarrer ce processus de réglage fin des miroirs, "126 actionneurs extrêmement précis à l'arrière des miroirs positionneront et plieront ou fléchiront subtilement chaque miroir selon une prescription spécifique, un processus qui prendra des mois", explique la NASA . NIRCam peut détecter les distorsions de la lumière entrante avec une grande précision, a déclaré Nordt, et ces données permettront à l'équipe qui contrôle les segments de miroir individuels de "traduire, faire pivoter et modifier leur courbure en conséquence". À la fin de ce processus d'alignement, les 18 segments individuels serviront de miroir principal unique. "Donc, comme vous pouvez l'imaginer, ces mesures de NIRCam doivent être exactement correctes pour que tout cela fonctionne", a expliqué Nordt.
Ces vérifications initiales de l'optique et les alignements de télescope auront lieu pendant les mois deux à quatre. Les mois cinq et six comprendront les étalonnages finaux et l'achèvement du processus de mise en service. Webb effectuera des observations de cibles représentatives pour faciliter les étalonnages, et les premières démonstrations testeront la capacité de l'observatoire à suivre des objets tels que des astéroïdes, des comètes et des lunes. L'équipe préparera ensuite un rapport préliminaire, les Early Release Observations, pour mettre en valeur les capacités du télescope. Ce n'est qu'après cela que la phase officielle des opérations scientifiques commencera.
Webb devrait rester fonctionnel pendant au moins cinq ans, mais on s'attend à ce qu'il fonctionne pendant au moins 10 et peut-être 12. Au cours de ces années, le télescope devra effectuer de légères rafales de moteur pour le maintenir en L2, mais le carburant nécessaires pour ces ajustements finiront par s'épuiser, après quoi le télescope s'éloignera simplement, mettant ainsi fin à l'étape scientifique de la mission.
Sans aucun moyen possible de réparer le télescope en cas de problème, et potentiellement 10 ans de percées scientifiques dans l'équilibre , nous serons sur le bord de nos sièges ce matin de Noël . La prochaine décennie sera chargée pour Webb et les nombreux astronomes qui envisagent de l'utiliser. Cependant, pour que tout cela se produise, les étoiles, semble-t-il, devront être parfaitement alignées.
