Le télescope spatial Hubble est dans l'espace depuis 28 ans, produisant certaines des images du cosmos les plus belles et les plus importantes sur le plan scientifique que l'humanité ait jamais prises. Mais avouons-le, Hubble vieillit, et il ne sera probablement pas avec nous trop longtemps.
Le télescope spatial James Webb de la NASA en est aux dernières étapes des tests et WFIRST attend dans les coulisses. Vous serez heureux de savoir qu'il y a encore plus de télescopes spatiaux en préparation, un ensemble de quatre instruments puissants en cours de conception, qui feront partie de la prochaine enquête décennale, et qui aideront à répondre aux questions les plus fondamentales sur le cosmos.
Je sais, je sais, que le télescope spatial James Webb n'a même pas encore atteint l'espace, et il pourrait encore y avoir plus de retards au cours de sa série de tests actuelle. Au moment où j'enregistre cette vidéo, elle ressemble à mai 2020, mais allez, vous savez qu'il y aura des retards.
Et puis il y a WFIRST, le télescope spatial infrarouge grand angle qui est en fait un vieux télescope de la classe Hubble dont le National Reconnaissance Office n'avait plus besoin. La Maison Blanche veut l'annuler, le Congrès l'a sauvée, et maintenant la NASA en fait construire des parties. En supposant qu'il n'entraîne pas plus de retards, nous envisageons un lancement au milieu des années 2020.
J'ai en fait fait un épisode sur les supertélescopes et parlé de James Webb et WFIRST, donc si vous voulez en savoir plus sur ces observatoires, vérifiez d'abord.
Aujourd'hui, nous allons aller plus loin dans le futur, pour regarder les prochains télescopes de prochaine génération. Ceux qui pourraient être lancés après le télescope qui est lancé après le télescope qui vient ensuite.
Avant de creuser dans ces missions, je dois parler de l'enquête décennale. Il s'agit d'un rapport créé par l'Académie nationale des sciences des États-Unis pour le Congrès et la NASA. C'est essentiellement une liste de souhaits des scientifiques à la NASA, définissant les plus grandes questions qu'ils ont dans leur domaine scientifique.
Cela permet au Congrès d'affecter des budgets et à la NASA d'élaborer des idées de mission qui aideront à atteindre autant de ces objectifs scientifiques que possible.
Ces levés sont effectués une fois tous les dix ans, réunissant des comités des sciences de la Terre, des sciences planétaires et de l'astrophysique. Ils présentent des idées, discutent, votent et finissent par s'entendre sur un ensemble de recommandations qui définiront les priorités scientifiques au cours de la prochaine décennie.
Nous sommes actuellement dans la période d'enquête décennale 2013-2022, donc dans quelques années, la prochaine enquête sera due et définira les missions de 2023-2032. Je sais, cela ressemble vraiment à un avenir lointain, mais le temps presse pour rassembler le groupe.
Si vous êtes intéressé, je mettrai un lien vers la dernière enquête décennale, c'est un document fascinant et vous aurez une meilleure idée de la façon dont les missions se réunissent.
Nous sommes encore à quelques années du document final, mais de sérieuses propositions sont en cours de planification pour les télescopes spatiaux de prochaine génération, et elles sont impressionnantes. Parlons-en.
HabEx
La première mission que nous examinerons est HabEx, ou la mission d'imagerie exoplanète habitable. Il s'agit d'un vaisseau spatial qui photographiera directement les planètes en orbite autour d'autres étoiles. Il visera toutes sortes de planètes, des Jupiters chauds aux super Terre, mais sa cible principale sera de photographier des exoplanètes semblables à la Terre et de mesurer leurs atmosphères.
En d'autres termes, HabEx va essayer de détecter des signaux de vie dans des planètes en orbite autour d'autres étoiles.
Pour ce faire, HabEx doit bloquer la lumière de l'étoile, de sorte que de nombreuses planètes plus faibles à proximité puissent être révélées. Il y aura une et peut-être deux façons de procéder.
Le premier utilise un coronographe. Il s'agit d'un petit point qui se trouve à l'intérieur du télescope lui-même, qui est positionné devant l'étoile et bloque sa lumière. La lumière restante passant à travers le télescope provient d'objets plus faibles autour de l'étoile et peut être imagée par le capteur de l'instrument.
Le télescope possède un miroir déformable spécial qui peut être modifié et réglé jusqu'à ce que les planètes les plus faibles apparaissent.
Voici un exemple de coronographe utilisé, sur le très grand télescope de l'Observatoire européen austral. L'étoile centrale est cachée, révélant le disque de poussière du gradateur qui l'entoure. Voici une image directe d'une naine brune en orbite autour d'une étoile.
Et c'est l'une des vidéos les plus dramatiques que je pense avoir jamais vues, avec 4 mondes de la taille de Jupiter en orbite autour de l'étoile HR 8799. C'est un peu une astuce, les chercheurs ont animé le mouvement des planètes entre les observations, mais encore, wow.
La deuxième méthode pour bloquer la lumière sera d'utiliser un Starshade. Il s'agit d'un vaisseau spatial complètement séparé qui ressemble à un moulin à vent. Il vole à des dizaines de milliers de kilomètres du télescope, et lorsqu'il est parfaitement positionné, il bloque la lumière de l'étoile centrale, tout en permettant à la lumière des planètes de fuir sur les bords.
L'astuce avec un Starshade est ces pétales, qui créent un bord plus doux afin que les ondes lumineuses de la planète plus faible soient moins courbées. Cela crée une ombre très sombre qui devrait avoir les meilleures chances de révéler des planètes.
Contrairement à la plupart des missions, Starshades comme celui-ci peut être utilisé avec n'importe quel observatoire dans l'espace. Ainsi, Hubble, James Webb ou tout autre observatoire pourrait profiter de cet instrument.
Nous nous sommes toujours plaints de la façon dont nous ne pouvons voir qu'une fraction des planètes là-bas en utilisant la méthode du transit ou de la vitesse radiale à cause de la façon dont les choses s'alignent. Mais avec une mission comme HabEx, les planètes peuvent être vues dans toutes les configurations.
En plus de cette mission principale, HabEx sera également utilisé pour une variété d'astrophysique, comme l'observation de l'Univers primitif et l'étude des produits chimiques des plus grandes étoiles avant et après leur explosion en supernovae.
Lynx
Ensuite, Lynx, qui sera le télescope à rayons X de la prochaine génération de la NASA. Étonnamment, ce n'est pas un acronyme, il est juste nommé d'après l'animal. Dans diverses cultures, les lynx étaient censés avoir la capacité surnaturelle de voir la vraie nature des choses.
Les rayons X sont à l'extrémité supérieure du spectre électromagnétique, et ils sont bloqués par l'atmosphère terrestre, vous avez donc besoin d'un télescope spatial pour pouvoir les voir. À l'heure actuelle, la NASA a son observatoire à rayons X Chandra, et l'ESA travaille sur sa mission ATHENA, qui devrait être lancée en 2028.
Lynx agira en tant que partenaire du télescope spatial James Webb, scrutant le bord de l'univers observable, révélant les premières générations de trous noirs supermassifs et aidant à tracer leur formation et leurs fusions au fil du temps. Il verra le rayonnement provenant des gaz chauds de la première toile cosmique, au fur et à mesure que les premières galaxies se rassemblent.
Et ensuite, il sera utilisé pour examiner les types d'objets sur lesquels se concentrent Chandra, XMM Newton et d'autres observatoires de rayons X: pulsars, collisions de galaxies, collapsars, supernovae, trous noirs, etc. Même les étoiles normales peuvent émettre des éruptions de rayons X qui nous en disent plus à leur sujet.
La grande majorité de la matière de l'Univers est située dans des nuages de gaz aussi chauds qu'un million de Kelvin. Si vous voulez voir l'Univers tel qu'il est vraiment, vous voulez le regarder aux rayons X.
Les télescopes à rayons X sont différents des observatoires à lumière visible comme Hubble. Vous ne pouvez pas simplement avoir un miroir qui fait rebondir les rayons X. Au lieu de cela, vous utilisez des miroirs à incidence rasante qui peuvent rediriger légèrement les photons qui les frappent, les canaliser vers un détecteur.
Avec un miroir extérieur de 3 mètres, la partie de départ de l'entonnoir, il fournira 50 à 100 fois la sensibilité avec 16 fois le champ de vision, rassemblant des photons à 800 fois la vitesse de Chandra.
Je ne sais pas quoi dire d'autre. Ce sera un observatoire de rayons X monstre. Croyez-moi, les astronomes pensent que c'est une très bonne idée.
Télescope spatial Origins
Ensuite, le télescope spatial Origins ou OST. Comme James Webb et le télescope spatial Spitzer, OST va être un télescope infrarouge, conçu pour observer certains des objets les plus cool de l'Univers. Mais ça va être encore plus gros. Alors que James Webb a un miroir principal de 6,5 mètres de diamètre, le miroir OST aura 9,1 mètres de diamètre.
Imaginez un télescope presque aussi grand que les plus grands télescopes au sol sur Terre, mais dans l'espace. Dans l'espace.
Ce ne sera pas seulement grand, il fera froid.
La NASA a réussi à refroidir Spitzer à seulement 5 degrés Kelvin, soit 5 degrés au-dessus du zéro absolu, et juste un peu plus chaud que la température de fond de l'Univers. Ils prévoient de ramener Origins à 4 Kelvin. Cela ne semble pas beaucoup, mais c'est un énorme défi d'ingénierie.
Au lieu de simplement refroidir le vaisseau spatial avec de l'hélium liquide comme ils l'ont fait avec Spitzer, ils devront évacuer la chaleur par étapes, avec des réflecteurs, des radiateurs et enfin un refroidisseur cryogénique autour des instruments eux-mêmes.
Avec un énorme télescope infrarouge froid, Origins va dépasser la vision de James Webb sur la formation des premières galaxies. Cela ressemblera à l'époque où les premières étoiles se formaient, une époque que les astronomes appellent l'âge des ténèbres.
Il verra la formation de systèmes planétaires, de disques de poussière et observera directement l'atmosphère des autres planètes à la recherche de biosignatures, preuve de la vie là-bas.
Trois missions passionnantes, qui feront avancer notre connaissance de l'Univers. Mais j'ai gardé le télescope le plus grand et le plus ambitieux pour la fin
LUVOIR
LUVOIR, ou le grand géomètre UV / optique / IR. James Webb va être un télescope puissant, mais c'est un instrument infrarouge conçu pour regarder des objets plus froids dans l'Univers, comme les galaxies décalées vers le rouge au début des temps, ou les nouveaux systèmes planétaires. Le télescope spatial Origins sera une meilleure version de James Webb.
LUVOIR sera le véritable successeur du télescope spatial Hubble. Ce sera un énorme instrument capable de voir dans l'infrarouge, la lumière visible et l'ultraviolet.
Il y a deux modèles en cours. Celui qui est de 8 mètres de diamètre et pourrait lancer sur un véhicule lourd comme le Falcon Heavy. Et une autre conception qui utiliserait le système de lancement spatial qui mesure 15 mètres de diamètre. C'est 50% plus grand que le plus grand télescope terrestre. N'oubliez pas, Hubble est à seulement 2,6 mètres.
Il aura un large champ de vision et une suite de filtres et d'instruments que les astronomes peuvent utiliser pour observer ce qu'ils veulent. Il sera équipé d'un coronographe comme nous en avons parlé plus tôt, pour observer directement les planètes et obscurcir leurs étoiles, un spectrographe pour déterminer quels produits chimiques sont présents dans les atmosphères exoplanètes, et plus encore.
LUVOIR sera un instrument à usage général, que les astronomes utiliseront pour faire des découvertes dans les domaines de l'astrophysique et des sciences planétaires. Mais certaines de ses capacités comprendront: l'observation directe des exoplanètes et la recherche de biosignatures, en catégorisant tous les différents types d'exoplanètes, des Jupiters chauds aux super Terres.
Il sera capable d'observer des objets dans le système solaire mieux que toute autre chose - si nous n'avons pas de vaisseau spatial là-bas, LUVOIR sera une assez bonne vue. Par exemple, voici une vue d'Encelade de Hubble, comparée à la vue de LUVOIR.
Il pourra regarder n'importe où dans l'Univers, voir des structures beaucoup plus petites que Hubble. Il verra les premières galaxies, les premières étoiles et aidera à mesurer les concentrations de matière noire à travers l'Univers.
Les astronomes ne comprennent toujours pas ce qui se passe lorsque les étoiles rassemblent suffisamment de masse pour s'enflammer. LUVOIR se penchera sur les régions de formation d'étoiles, examinera à travers le gaz et la poussière et observera les premiers moments de la formation des étoiles ainsi que les planètes en orbite autour.
Vous ai-je totalement et complètement enthousiasmé par l'avenir de l'astronomie? Bien. Mais voici la mauvaise nouvelle. Il n'y a presque aucune chance que la réalité corresponde à ce fantasme.
Plus tôt ce mois-ci, la NASA a annoncé que les planificateurs de mission travaillant sur ces télescopes spatiaux devront limiter leur budget à entre trois et cinq milliards de dollars. Jusqu'à présent, les planificateurs n'avaient pas de directives, ils devaient juste concevoir des instruments qui pourraient faire avancer la science.
Les ingénieurs avaient travaillé sur des plans de mission qui pourraient facilement franchir 5 milliards de dollars pour HabEx, Lynx et OST, et envisageaient un montant beaucoup plus élevé de 20 milliards de dollars pour LUVOIR.
Même si le Congrès a fait pression pour des budgets étonnamment importants pour la NASA, l'agence spatiale veut que ses planificateurs soient conservateurs. Et quand on considère à quel point le budget et le défunt James Webb sont devenus, ce n'est pas tout à fait surprenant.
James Webb devait à l'origine coûter entre un et trois virgule cinq milliards de dollars et être lancé entre 2007 et 2011. Maintenant, cela ressemble à 2020 pour un lancement, les coûts ont dépassé un budget de 8,8 milliards de dollars mandaté par le Congrès, et il est clair qu'il y a encore beaucoup du travail à faire.
Lors d'un récent essai de secousse, les ingénieurs ont trouvé des rondelles et des vis qui avaient secoué le télescope. Ce n'est pas comme une étagère IKEA avec des pièces restantes. Ces pièces sont importantes.
Même s'il a été sauvé du bloc de coupe, le télescope WFIRST est estimé à 3,9 milliards de dollars, en hausse par rapport à son budget initial de 2 milliards de dollars.
Un, deux ou peut-être même tous ces télescopes finiront par être construits. C'est ce que les scientifiques pensent être le plus important pour faire les prochaines découvertes en astronomie, mais préparez-vous à des batailles budgétaires, des dépassements de coûts et des délais allongés. Nous saurons mieux quand toutes les études seront réunies en 2019.
Il faudrait une sorte de miracle d'ingénierie pour que les quatre télescopes se réunissent, à temps et en respectant le budget, pour exploser ensemble dans l'espace en 2035. Je vous tiendrai au courant.
