Hypertélescope : le pari fou d’Antoine Labeyrie

Vue d’artiste de l’hypertélescope. © hypertelescope.org
Depuis vingt ans, seul ou presque, le Français Antoine Labeyrie développe dans son coin un concept révolutionnaire de télescope optique. Un « hypertélescope », déployé sur 100 000 km dans l’espace serait capable de distinguer une étoile à neutrons de 20 km au cœur de la nébuleuse du Crabe ! Mais pour qu’un tel instrument soit construit un jour, l’astrophysicien doit d’abord convaincre que son prototype fonctionne...

Équipé de sa petite lunette de quelques centimètres de diamètre, Galilée aurait sans doute rêvé de pouvoir contempler le ciel avec le télescope de 39 m que les astronomes s’apprêtent à construire au Chili. Ou avec l’interféromètre du VLT (VLTI), qui permet d’accéder à des détails que seul un télescope de 200 m pourrait voir. Mais aurait-il pu imaginer un instrument de... 100 000 km ?

Voilà vingt ans qu’Antoine Labeyrie a ce projet visionnaire en tête. « Mon premier article sur le concept d’hypertélescope date de 1996. Mon but était de concevoir un interféromètre qui permette de faire des images avec cent ou mille miroirs, contre une poignée aujourd’hui », explique l’astrophysicien.

Testée au début du XXe siècle, mais réellement mis en œuvre un bon demi-siècle plus tard, notamment grâce aux travaux pionniers du chercheur français, l’interférométrie consiste à combiner la lumière captée par plusieurs télescopes afin d’atteindre l’acuité d’un télescope virtuel plus grand – d’un diamètre égal à la distance qui sépare les télescopes. Par exemple, le VLTI utilise des télescopes de 8,2 m et de 1,8 m (mobiles), mais sa résolution angulaire peut atteindre celle d’un télescope de 200 m, car c’est la distance maximale dont on peut les séparer. « C’est une technique qui marche et produit des résultats, mais qui est très compliquée », explique Denis Mourard.

Une technique délicate à mettre en œuvre

Polytechnicien, ancien étudiant d’Antoine Labeyrie, l’astrophysicien est un spécialiste des interféromètres. Il en voit clairement les limites : « Pour qu’un interféromètre fonctionne, il faut contrôler très précisément le trajet de la lumière captée par chacun de ses télescopes au moyen de “lignes à retard” très complexes. Nos instruments ne comptent que quelques télescopes en réseaux, et pourtant ce sont déjà des usines à gaz ! Il est clair que nous ne pourrons pas faire d’interféromètres beaucoup plus grands en poursuivant dans cette voie. »

L’hypertélescope : une multitude de petits miroirs au fond d’une vallée, qui reproduisent la courbure d’un miroir géant. © hypertelescope.org

Denis Mourard enchaîne : « Le concept d’hypertélescope, lui, s’affranchit des lignes à retard. Il ouvre une piste très prometteuse pour de futurs grands instruments. » En deux mots, le principe d’un hypertélescope consiste à combiner la lumière captée par une multitude de petits miroirs, disposés de manière à reproduire exactement la courbure d’un miroir sphérique géant. « Sur Terre, l’endroit idéal pour installer un hypertélescope est une vallée orientée est-ouest, dont il peut épouser la courbe. Sinon, c’est l’espace. On pourrait y déployer une flottille de petits miroirs volant en formation sur de très grandes distances, et voir la surface des exoplanètes », prédit Antoine Labeyrie. « Nous avons déposé une proposition à l’Agence spatiale européenne (ESA) et la Nasa en ce sens, mais de leur côté, ce n’est pas tout à fait mûr... » Et pour cause.

Simulation d'une vue de la Terre
à 10 a.-l. de distance par un hypertélescope
spatial de 100 km de diamètre. © A. Labeyrie

« Antoine Labeyrie est connu internationalement dans la communauté des astronomes qui s’intéressent à l’optique de pointe, mais la plupart considèrent que ses idées sont un peu folles », raconte Paul Núñez, qui a travaillé deux ans avec l’astronome avant de rejoindre le Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la Nasa (il travaille aujourd’hui dans le secteur de l’imagerie satellitaire). « Pas parce qu’elles n’auraient aucun sens, mais parce qu’elles leur paraissent trop futuristes » précise le chercheur colombien. En France même, les visions d’Antoine Labeyrie intriguent ses collègues. Pour preuve, il est invité en juin au Cnes pour présenter la possibilité d’installer un hypertélescope sur la Lune.

 « Lorsqu’on discute avec certains instrumentalistes de premier plan au JPL, ils admettent que l’avenir lointain des télescopes ressemblera beaucoup à ce que Labeyrie envisage », reprend Paul Núñez. Pour autant, peu seraient prêts à franchir le pas pour venir travailler avec lui dans la vallée de la Moutière (Alpes du Sud), où il travaille chaque été depuis plusieurs années à la construction de son prototype d’hypertélescope — limité pour le moment à deux miroirs de 10 cm et d’une nacelle optique suspendue par un long câble à 100 m du sol.

« Les seuls astronomes professionnels qui travaillent sur le projet sont Antoine et moi-même », confesse Denis Mourard. Parce que l’expérience, réalisée avec trois bouts de ficelle ou presque, n’a pas l’éclat des grands projets internationaux ? Sans doute. « L’observatoire de la Côte d’Azur nous soutient, ainsi que l’association hypertelescope.org et ses bénévoles, mais nos moyens restent très limités. Par exemple, nous ne pouvons pas embaucher un ingénieur » explique Denis Mourard.

Une petite équipe de passionnés

Résultat : la dernière session de tests au mois de septembre n’a réuni que quatre ou cinq personnes dans la montagne, dont un étudiant chinois en dernière année de thèse. « À l’ère des télescopes géants, de plus en plus grands, dans lesquels la complexité des collaborations et la bureaucratie entravent parfois la créativité, nous avons pourtant absolument besoin de ce genre de projets ! » plaide Paul Núñez, qui dit avoir « beaucoup appris », et souvent beaucoup plus vite qu’il ne l’aurait fait à l’université, en travaillant avec Antoine Labeyrie.

Antoine Labeyrie, lors des tests de son prototype d’hypertélescope. © hypertelescope.org

La personnalité du savant, à mi-chemin entre Géo Trouvetout et le professeur Tournesol, peut aussi effrayer certains collègues. « Je connais Antoine depuis trente ans. Je me suis beaucoup appliqué à mettre en œuvre ses idées, et parfois limiter ses ambitions. C’est un inventeur, aux visions parfois déroutantes ! » s’amuse Denis Mourard. Paul Núñez confirme : « En travaillant sur le projet d’hypertélescope avec Antoine Labeyrie, j’ai compris que nos réalisations étaient seulement limitées par notre imagination. » Le jeune Colombien a aussi été durablement marqué par la fibre écologiste de son aîné : « Il m’a appris son art de l’improvisation en optique, mais aussi à utiliser ce qu’il y a autour de soi. Je suis beaucoup plus conscient désormais de mon impact sur l’environnement. J’ai d’ailleurs intégré son approche minimaliste dans divers aspects de ma vie. »

Logés sous la tente à 2800 m

Malheureusement, la passion scientifique et le goût des alpages ne font pas tout. « Travailler en montagne, c’est un peu compliqué... », confesse Denis Mourard. Cette année, la petite équipe logée sous tente à 2800 m d’altitude a dû affronter la neige et « trois jours à -10/-15°C. » Résultat : l’installation de l’expérience ayant déjà pris beaucoup de retard — « nous la démontons chaque année pour l’hiver », explique l’astrophysicien — les tests sur le ciel de la saison 2017 auront duré moins d’une semaine ! Difficile dans ces conditions de progresser rapidement vers l’objectif fixé : démontrer la faisabilité d’un hypertélescope, dans lequel les inconvénients d’un interféromètre classique seraient supprimés.

« D’ici la fin de l’année, Antoine et moi devrons prendre une décision sur la suite à donner à cette expérience », annonce Denis Mourard. Assez ou encore ? « Peut-être que nous déciderons que les technologies ne sont pas mûres. Peut-être qu’il faudra attendre une génération pour voir fonctionner un hypertélescope. Lorsque j’ai commencé ce travail, je n’avais pas de calendrier en tête. Vingt ans, ça passe vite ! » reconnaît Antoine Labeyrie.

À 74 ans, il se demande tout de même si la solution ne consisterait pas à trouver un site de tests plus proche du laboratoire, situé sur le plateau de Calern, près de Nice... « Ce n’est probablement pas nous qui construirons ces interféromètres géants, mais ce n’est pas important. La recherche en astronomie doit se concevoir dans la durée, et c’est notre rôle de proposer des idées pour le futur. Nous essayons de tracer un chemin nouveau », ajoute Denis Mourard, philosophe. Galilée aurait sans doute approuvé.

Un des miroirs de test, au fond du vallon de la Moutière.  © hypertelescope.org

 

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