Un nouvel ajout à l’épopée des télescopes spatiaux de la NASA
En février, si tout se déroule comme prévu, un nouveau personnage entrera en scène dans l’épopée des télescopes spatiaux de la NASA. Il s’agit d’une sonde conique de couleur blanc coquille d’œuf, nommée SPHEREx, qui signifie Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer (spectro-photomètre pour l’histoire de l’univers, l’époque de la réionisation et l’explorateur des glaces). Et, parce qu’il fonctionne avec la lumière infrarouge, SPHEREx est conçu pour révéler des choses que même le télescope spatial James Webb ne peut pas faire.
Prendre une photo avec le JWST, c’est comme prendre une photo d’une personne, a déclaré Shawn Domagal-Goldman, directeur par intérim de la division d’astrophysique au siège de la NASA, lors d’une conférence de presse le 31 janvier. Ce que SPHEREx et d’autres missions d’observation peuvent faire ressemble presque à un mode panoramique, lorsque vous voulez prendre une photo d’un grand groupe de personnes et des choses qui les entourent ou qui se trouvent derrière elles.
Le lancement de SPHEREx
Le lancement est prévu pour le 27 février, à bord d’une fusée SpaceX Falcon 9 – et SPHEREx ne sera pas le seul chargement utile. Dans le cadre du programme de services de lancement de la NASA, qui relie les missions spatiales aux véhicules de lancement commerciaux appropriés, SPHEREx partagera son vol avec la mission PUNCH (Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere) de l’agence, une constellation de quatre petits satellites destinés à l’étude du soleil. Le duo s’envolera depuis le complexe de lancement 4E de la Vandenberg Space Force Base en Californie centrale.
Les promesses de SPHEREx
Au cours des deux prochaines années – à moins que la NASA décide de prolonger la mission – SPHEREx cartographiera l’univers tout en détectant deux types de lumière cosmique : la lumière optique et la lumière infrarouge. La lumière optique est visible à l’œil humain, et c’est la spécialité de nombreux télescopes, dont le télescope spatial Hubble, tandis que la lumière infrarouge est invisible pour nous et ressemble plus à une signature thermique. L’infrarouge est la spécialité du télescope spatial James Webb et c’est d’ailleurs pour cette raison que le JWST est si emblématique en nous montrant des choses dans l’univers qui sont restées cachées pendant si longtemps. C’est la lumière infrarouge de l’univers qui contient des informations sur les régions les plus éloignées de l’espace, les étoiles qui naissent dans des nuages de poussière et les détails des structures galactiques qui montrent aux scientifiques l’équivalent cosmique de nouvelles couleurs.
Il y a eu d’autres yeux infrarouges dans le ciel, comme le télescope Spitzer désormais à la retraite, et même le télescope Hubble possède certaines capacités dans ce domaine, mais aucun ne se compare vraiment au JWST. SPHEREx pourrait le faire, cependant (d’une certaine manière). Soyons justes, SPHEREx ne rivalisera pas avec la capacité du JWST à observer des régions fortement localisées de l’univers qui sont confinées à la section infrarouge du spectre électromagnétique. Cependant, contrairement au JWST, il s’agit d’une mission d’observation panoramique de l’ensemble du ciel. Alors que le JWST, d’une valeur de 10 milliards de dollars, est excellent pour observer des choses comme des nébuleuses spécifiques et des champs profonds à dimension énorme mais relativement étroits, SPHEREx est destiné à imager l’ensemble du ciel tel qu’il est vu depuis la Terre. « Nous cartographions littéralement tout le ciel céleste sur 102 couleurs infrarouges pour la première fois de l’histoire de l’humanité, et nous le verrons tous les six mois », a déclaré Nicky Fox, administrateur associé de la direction des missions scientifiques de la NASA. Cela n’a jamais été fait avec ce niveau de résolution couleur pour nos vieilles cartes du ciel.
Les objectifs de SPHEREx
Quant à ce que SPHEREx cherchera, compte tenu du fait que le télescope spatial cartographiera pratiquement tout le ciel depuis son orbite spéciale synchrone avec le soleil levant-couchant qui le maintient suffisamment frais pour étudier les émissions infrarouges – la liste est sans fin. Pour en nommer quelques-uns, les scientifiques souhaitent en apprendre davantage sur de nombreuses galaxies à différents moments de leur histoire pour améliorer nos connaissances sur l’évolution des galaxies, et ils veulent observer l’espace vide entre les étoiles pour voir s’il y a des organiques glacés flottant autour pour retracer comment la vie sur Terre a pu commencer. Les scientifiques espèrent également capturer des vues tridimensionnelles de centaines de millions de galaxies pour approfondir notre compréhension de l’inflation cosmique – la théorie selon laquelle, quelques instants après sa naissance, l’univers a connu une expansion incroyable. C’était comme si un ballon se gonflait soudainement. « Littéralement, un trillionième de billionième de seconde après le Big Bang, l’univers observable a connu une expansion remarquable », a déclaré Bock. « Il s’est dilaté un trillion de trillion de fois, et cette expansion a amplifié d’infimes fluctuations plus petites qu’un atome à des échelles cosmologiques énormes que nous voyons aujourd’hui. Nous ne savons toujours pas ce qui a provoqué cette inflation ou pourquoi cela s’est produit. »
Les collaborations entre les missions spatiales
Il est généralement courant que différentes missions spatiales se bénéficient les unes des autres ultérieurement, mais cette collaboration semble particulièrement manifeste ici. De toute évidence, parce que le JWST est si doué pour l’imagerie infrarouge, il sera d’une grande utilité pour SPHEREx en fournissant aux scientifiques du JWST une carte infrarouge de l’ensemble du ciel afin qu’ils sachent sur quelles zones se concentrer. Et, comme mentionné, la mission d’échantillonnage d’astéroïdes OSIRIS-REx (aujourd’hui connue sous le nom d’OSIRIS-APEX après avoir choisi une nouvelle cible d’astéroïde, le tristement célèbre Apophis), tente également de relier les points en ce qui concerne les organiques dispersés dans l’espace. Nous verrons également un grand télescope au sol, l’Observatoire Vera Rubin, voir la première lumière plus tard cette année, si tout se passe comme prévu. Rubin cartographiera également des sections géantes du ciel, bien que dans différentes longueurs d’onde – mais cela signifie simplement qu’il y aura un autre filtre d’observations à ajouter aux cartes de SPHEREx. « Aucun instrument individuel, aucune mission individuelle ne peut nous donner l’histoire complète de l’univers », a déclaré Domagal-Goldman. « Ces réponses aux grandes questions, elles viennent du pouvoir des observations combinées des observatoires combinés. »
La logistique de SPHEREx
SPHEREx est un témoignage de la réalisation de grandes découvertes scientifiques avec un petit télescope, a déclaré Beth Fabinsky, directrice de projet adjointe de SPHEREx au Jet Propulsion Laboratory de la NASA dans le sud de la Californie, lors de la conférence de presse. L’équipe affirme que SPHEREx coûte environ 488 millions de dollars (à l’exclusion de certains coûts à venir), ce qui semble beaucoup, mais est plutôt modeste en termes de coûts des missions spatiales. C’est d’autant plus vrai lorsqu’on considère ce que SPHEREx pourrait finalement apporter à nos manuels scientifiques. Dans le cadre de ce budget, le vaisseau spatial a également été minutieusement conçu, en accordant une attention particulière à plusieurs aspects clés de sa structure. Il pèse environ 1100 livres, soit un peu moins qu’un piano, et consomme environ 270 à 300 watts de puissance – moins qu’un réfrigérateur, a déclaré Fabinsky. Il produit plus de puissance que nécessaire en utilisant un panneau solaire épais, semblable à celui que vous pourriez avoir sur le toit de votre maison. Mais la préoccupation la plus pressante lorsqu’il s’agit de l’imagerie infrarouge est que l’instrument qui effectue l’imagerie ne peut pas être exposé à la chaleur car cela interfère avec les données. « S’ils sont trop chauds, ils seront aveuglés par leur propre lueur chaude », a déclaré Fabinsky. Malheureusement, dans l’espace, vous trouverez l’un des objets les plus chauds auxquels un vaisseau spatial peut être exposé : le soleil. C’est pourquoi l’orbite spécifique de SPHEREx a été choisie pour le maintenir à l’abri de la lumière du soleil, comme discuté brièvement ; cela faisait également partie intégrante de la construction et de l’emplacement du James Webb Space Telescope. Le JWST est également situé dans un endroit conçu pour le protéger de la chaleur du soleil en permanence, connu sous le nom de point de Lagrange 2. « Nous avons trois écrans photographiques coniques concentriques », a déclaré Fabinsky, expliquant davantage la manière dont l’équipe prévoit de maintenir SPHEREx à des températures suffisamment basses. « Ils protègent l’instrument enfermé au centre de la lumière du soleil et de la réverbération de la Terre, ainsi que trois plaques courbes en dessous de la charge utile appelées radiateurs en groupe V. Ils contribuent à évacuer la chaleur du vaisseau spatial chaud en dessous de la charge utile.
Conclusion
Une fois que SPHEREx sera en sécurité dans l’espace, entièrement déployé et correctement démarré, l’équipe commencera l’effort pour mener la première enquête de six mois de la mission sur le ciel. « La principale forme de publication des données est ce que nous appelons des images spectrales étalonnées, et elles sont publiées dans les deux mois suivant l’observation », a déclaré Bock, tout en soulignant qu’il a un objectif précis pour l’avenir : « Je dois dire que le moment que j’attends avec impatience, c’est lorsque nous retirons le couvercle du télescope et prenons notre première image – cela nous dira que tout fonctionne comme prévu ».
