Principal AstronomieMontée des super télescopes: le grand géomètre infrarouge optique UV (LUVOIR) aussi nommé Hubble 2.0

Montée des super télescopes: le grand géomètre infrarouge optique UV (LUVOIR) aussi nommé Hubble 2.0

Astronomie : Montée des super télescopes: le grand géomètre infrarouge optique UV (LUVOIR) aussi nommé Hubble 2.0

Nous, êtres humains, avons une faim insatiable pour comprendre l'univers. Comme l'a dit Carl Sagan, «Comprendre, c'est de l'extase». Mais pour comprendre l'Univers, nous avons besoin de mieux en mieux pour l'observer. Et cela signifie une chose: de grands, d’énormes, d’énormes télescopes.

Dans cette série, nous examinerons les futurs super télescopes du monde:

  • Le télescope géant de Magellan
  • Le très grand télescope
  • Le télescope de 30 mètres
  • Le très grand télescope européen
  • Le grand télescope topographique synoptique
  • Le télescope spatial James Webb
  • Le télescope levé infrarouge à champ large
  • Le grand géomètre optique infrarouge UV (LUVOIR)

Le grand télescope infrarouge optique géomètre UV (LUVOIR)

Toute une génération de personnes a grandi avec les images du télescope spatial Hubble. Pas seulement dans les magazines, mais aussi sur Internet et sur YouTube. Mais dans une génération ou deux, le Hubble lui-même semblera pittoresque et les événements marquants de notre époque, comme le Moon Landing, ne seront que des reliques en noir et blanc d’une époque incroyablement lointaine. Les prochaines générations recevront une alimentation régulière d'images et de découvertes issues des super télescopes. Et le LUVOIR sera à l'avant-plan de ces objectifs.

Si vous n'avez pas encore entendu parler de LUVOIR, c'est compréhensible. LUVOIR est sur le point d'être défini et conçu. Mais LUVOIR représente la prochaine génération de télescopes spatiaux et sa puissance sera inférieure à celle de son prédécesseur, le Hubble.

LUVOIR (son nom temporaire) sera un télescope spatial et effectuera son travail au point LaGrange 2, au même endroit que JWST. L2 est un lieu naturel pour les télescopes spatiaux. Au cœur de LUVOIR se trouvera un miroir primaire segmenté de 15 m, beaucoup plus grand que le miroir de Hubble, qui ne fait que 2, 4 m de diamètre. En fait, LUVOIR sera si grand que le Hubble pourrait traverser le trou au centre.

Cette image non à l'échelle du système solaire montre les points laGrangiens. LUVOIR sera situé sur une orbite de halo à L2, avec le JWST. Image: de Xander89 - Fichier: Lagrange_points2.svg, CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=36697081

Alors que le télescope spatial James Webb sera opérationnel beaucoup plus tôt que LUVOIR et qu'il effectuera également un travail remarquable, il observera principalement dans l'infrarouge. LUVOIR, comme son nom l'indique, aura un champ d'observation plus large, plus semblable à celui de Hubble. On verra dans le spectre ultra-violet, le spectre optique et le spectre infrarouge.

Récemment, Brad Peterson a parlé avec Fraser Cain lors d’un Space Hangout hebdomadaire, où il a présenté les plans du LUVOIR. Brad est un professeur d’astronomie récemment retraité à l’Ohio State University, où il a dirigé le département d’astronomie pendant 9 ans. Il est actuellement président du comité scientifique du conseil consultatif de la NASA. Peterson est également astronome émérite au Space Telescope Science Institute et président de la section astronomie de l’Association américaine pour le progrès de la science.

Différents modèles de LUVOIR ont été discutés, mais comme le souligne Peterson dans l’interview ci-dessus, le plan semble s’être fixé sur un miroir segmenté de 15 m. Un miroir de 15 m est plus grand que n'importe quel télescope optique que nous avons sur Terre, bien que le télescope de trente mètres et d'autres soient bientôt plus grands.

«Les télescopes segmentés sont la technologie d’aujourd’hui en matière de télescopes au sol. Le JWST a propulsé cette technologie dans l'espace et le LUVOIR va encore plus loin dans la conception segmentée », a déclaré Peterson. Mais la conception segmentée de LUVOIR diffère du JWST de plusieurs manières.

“… Le LUVOIR va encore plus loin dans la conception segmentée.” - Brad Peterson

Les miroirs de JWST sont en béryllium et recouverts d'or. LUVOIR ne nécessite pas le même design exotique. Mais il a d'autres exigences qui vont pousser l'enveloppe de la conception du télescope segmenté. LUVOIR aura une vaste gamme de capteurs CCD qui nécessiteront une énorme quantité de courant électrique pour fonctionner.

Le télescope spatial Hubble, à gauche, a un miroir de 2, 4 mètres et le télescope spatial James Webb, un miroir de 6, 5 mètres. LUVOIR, non représenté, les neutralisera tous les deux avec un miroir de 15 mètres. Image: NASA

LUVOIR ne sera pas cryogéniquement comme le JWST, car ce n'est pas principalement un observatoire à infrarouge. LUVOIR sera également conçu pour être utilisable. En fait, le Congrès américain exige maintenant que tous les télescopes spatiaux soient utilisables.

"Le Congrès a demandé que tous les futurs grands télescopes spatiaux soient utilisables dans la mesure du possible." - Brad Peterson

LUVOIR est conçu pour avoir une longue vie. Ses multiples instruments seront remplaçables et l’espoir est qu’il restera dans l’espace pendant 50 ans. Qu'il soit desservi par des robots ou par des astronautes n'a pas encore été déterminé. Il peut même être conçu de manière à pouvoir être ramené de L2 pour réparation.

LUVOIR contribuera à la recherche de la vie sur d’autres mondes. LUVOIR a pour condition essentielle de pouvoir effectuer une spectroscopie sur les atmosphères de planètes lointaines. Si vous pouvez faire de la spectroscopie, vous pouvez alors déterminer l'habitabilité et, potentiellement, même si une planète est habitée. C’est le premier défi technologique principal de LUVOIR. Cette spectroscopie nécessite un coronographe puissant pour supprimer la lumière des étoiles en orbite des exoplanètes. Le coronographe de LUVOIR sera excellent à cet égard, avec un ratio de suppression de la lumière des étoiles de 10 milliards sur 1. Grâce à cette capacité, LUVOIR devrait pouvoir effectuer une spectroscopie sur les atmosphères de petites exoplanètes terrestres, plutôt que de simples géants gaziers.

«Ce télescope va être remarquable. La science clé qu'il sera capable de faire est la spectroscopie de planètes dans la zone habitable entourant les étoiles proches. »- Brad Peterson

Cette vidéo du Goddard Space Flight Center de la NASA parle de la recherche de la vie et de la contribution de télescopes comme LUVOIR à la recherche. À 15 heures, le Dr Aki Roberge explique à quel point la spectroscopie est essentielle pour détecter des signes de vie sur des exoplanètes et comment LUVOIR va encore plus loin dans cette recherche.

Utiliser la spectroscopie pour rechercher des signes de vie sur des exoplanètes n'est qu'un des objectifs scientifiques de LUVOIR.

LUVOIR est également confronté à d'autres défis, notamment:

  • Cartographie de la distribution de la matière noire dans l'univers.
  • Isoler la source des ondes gravitationnelles.
  • Imagerie de disques circumstellaires pour voir comment se forment les planètes.
  • Identifier les premières étoiles de l'univers, étudier les premières galaxies et trouver les premiers trous noirs.
  • Étudier les caractéristiques de surface des mondes de notre système solaire.

Pour relever tous ces défis, LUVOIR devra surmonter d’autres obstacles technologiques. L'un d'entre eux est l'exigence de longs temps d'exposition. Cela impose des contraintes énormes à la stabilité de la lunette, car son miroir est si grand. Un système de supports actifs pour les segments de miroir aidera à la stabilité. C’est un trait commun qu’il partage avec d’autres super télescopes terrestres comme le télescope de trente mètres et le télescope européen de très grande taille. Chacun de ceux-ci avait des centaines de segments qui doivent être contrôlés précisément avec des ordinateurs.

Un disque circumstellaire de débris autour d'un système stellaire mûri peut indiquer que des planètes de type terrestre se trouvent à l'intérieur. LUVOIR pourra voir à l'intérieur du disque pour observer la formation de planètes.
Crédit: NASA

La construction de LUVOIR et sa mise en orbite sont également des considérations importantes.

Selon Peterson, LUVOIR pourrait être lancé sur l'une ou l'autre des roquettes lourdes en cours de développement. Le Falcon Heavy est à l'étude, de même que le système de lancement spatial. Le SLS Block 1B pourrait le faire, en fonction de la taille finale de LUVOIR.

«Je vais avoir besoin d'un véhicule de transport lourd.» Pet Brad Peterson

LUVOIR pourrait ne jamais être lancé dans l'espace. Il pourrait être assemblé dans l’espace avec des composants prédéfinis lancés un à un, à l’instar de la Station spatiale internationale. Il y a plusieurs avantages à cela.

Avec le montage dans l’espace, le télescope n’a pas besoin d’être construit pour résister à l’énorme force nécessaire pour lancer quelque chose en orbite. Il permet également de tester une fois terminé, avant d'être envoyé à L2. Une fois le scope assemblé et testé, un petit moteur à propulsion ionique pourrait être utilisé pour l’alimenter en L2.

Il est possible que l'infrastructure nécessaire à la construction de LUVOIR dans l'espace existe dans une décennie ou deux. La passerelle Deep Space de la NASA dans l’espace cis-lunaire est prévue pour le milieu de la vingtaine. Ce serait un point de départ pour les missions dans l'espace lointain et pour les missions sur la surface lunaire.

LUVOIR est encore à ses débuts. Ses concepteurs le conçoivent de manière à atteindre le plus grand nombre possible d’objectifs scientifiques, tout en respectant les contraintes technologiques de notre époque. La planification doit commencer quelque part et les plans présentés par Brad Peterson représentent la pensée actuelle de LUVOIR. Mais il reste encore beaucoup de travail à faire.

«L’échelle de temps typique entre la sélection et le lancement d’une mission phare est d’environ 20 ans». Pet Brad Peterson

Comme l'explique Peterson, LUVOIR devra être choisi comme priorité absolue par la NASA lors de l'enquête décennale 2020. Une fois que cela se produit, quelques années supplémentaires sont nécessaires pour bien structurer la conception de la mission. Selon Peterson, «le délai typique entre la sélection et le lancement d'une mission phare est d'environ 20 ans». Cela nous donne un potentiel de lancement au milieu des années 2030.

En cours de route, LUVOIR recevra un nom plus approprié. James Webb, Hubble, Kepler et d'autres ont tous reçu d'importantes missions. Peut-être son tour Carl Sagan s.

«Le télescope spatial Carl Sagan» sonne bien, n'est-ce pas?

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