Starshade, un masque spatial pour révéler les planètes autour de leur étoile

Thibault Flinois, devant une maquette du Starshade. © Nasa/JPL/Caltech
La Nasa planche sur Starshade, un occulteur géant qui travaillera en duo avec un télescope spatial pour obtenir des images d’exoplanètes, le tout à 1,5 million de kilomètres de la Terre. Ce projet futuriste vient de franchir une nouvelle étape. Explications du Français Thibault Flinois, depuis le JPL.

Ingénieur Contrôle et guidage au Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la Nasa, en Californie, Thibault Flinois travaille sur la technologie Starshade. La conception de cet occulteur stellaire réserve plusieurs défis ! Notamment, l’engin doit suivre une orbite ultraprécise. Pour masquer l’éclat d’une étoile afin d’étudier ses planètes, il sera placé plusieurs dizaines de milliers de kilomètres à l’avant-plan d’un télescope spatial et devra rester aligné avec lui au mètre près. Le chercheur du JPL et ses collègues viennent de montrer que c’était possible. Un pas important.

Ciel & espace : Quel est l’objectif de l’occulteur stellaire Starshade ?

Thibault Flinois : Il représente un atout majeur pour l’étude des planètes extrasolaires. L’un des obstacles principaux à l’observation directe de celles-ci est l’éclat de leur étoile, des milliards de fois plus intense. Starshade masquera l’étoile en s’intercalant précisément entre elle et un télescope spatial, ce qui permettra de voir ses planètes et d’analyser leur lumière. Il permettra ainsi de caractériser leur atmosphère et éventuellement d’identifier des marqueurs d’habitabilité. Il faut noter que ce concept remonte aux années 1960. Autrement dit, bien avant la confirmation de l’existence des exoplanètes.

Le Starshade viendra se placer devant un télescope spatial. © Nasa/JPL/Caltech

Lors de sa mise en place, l’occulteur se déploiera comme une fleur en train d’éclore. Quels sont les avantages de cette forme en pétales ?

T. F. : L’aspect « floral » de l’occulteur a été choisi pour des raisons de diffraction optique [c.-à-d. la déviation des rayons lumineux par le bord d’un obstacle, NDLR]. En effet, Starshade doit créer une sorte d’« ombre stellaire » autour du télescope spatial auquel il sera associé. À cause de la diffraction, un masque circulaire n’aurait pas créé une ombre adaptée. La forme en pétales est optimisée pour minimiser la quantité de lumière stellaire diffractée dans le télescope spatial.

Déploiement de Starshade. © Nasa/JPL-Caltech

Quelles difficultés majeures rencontrez-vous dans le développement du projet ?

T. F. : L’ombre produite par Starshade est dimensionnée de façon à être seulement un peu plus large que le miroir d’entrée du télescope. Par conséquent, l’alignement du télescope spatial et de Starshade doit être contrôlé au mètre près, alors que les deux engins sont séparés de dizaines de milliers de kilomètres. Faute d’alignement, la lumière de l’étoile pénétrerait dans le télescope et noierait le signal planétaire.  

Mais réaliser un vol en formation précis au mètre près sur de si grandes distances, est-ce possible ?

T. F. : Oui ! C’est ce que nous venons de montrer. Dans nos recherches, nous sommes désormais capables de déterminer l’alignement entre le télescope spatial et Starshade avec une précision de 30 cm. Grâce à ces mesures, nous parvenons à maintenir un alignement avec une précision meilleure que 1 m pendant plusieurs jours, et ce de manière autonome, sans aucune intervention humaine. Les observations du télescope n’en sont perturbées que très rarement — toutes les 10 à 15 minutes dans le pire des cas, et seulement durant quelques secondes.

Avec quel télescope spatial Starshade serait-il jumelé ?

T. F. : Une possibilité serait WFIRST (Wide Field Infrared Survey Telescope), avec ses 2,4 m de diamètre. [Ce futur télescope multi-instrument de la Nasa sera assez similaire à son illustre prédécesseur Hubble, NDLR.] Dans ce cas, le diamètre de Starshade devrait atteindre les 26 m, et les deux objets seraient séparés de 20 000 à 40 000 km. Une taille et une distance définies par un certain nombre de paramètres, comme par exemple les longueurs d’onde à mesurer et la séparation entre les planètes et leur étoile.

Quand aurait lieu le lancement de ces deux instruments ?

T. F. : WFIRST doit décoller dans le courant des années 2020. Quant à Starshade, à l’heure actuelle, la mission n’a pas encore été confirmée. Il n’y a donc pas de date de lancement officiel. Toutefois, si Starshade devait un jour rejoindre WFIRST, il quitterait la surface quelques années après le télescope spatial, qui serait alors vers la fin de sa mission principale. Les deux engins seraient placés au point de Lagrange L2, un point d’équilibre gravitationnel situé à 1,5 million de kilomètres de notre planète, dans la direction opposée à celle du Soleil.

Vidéo du JPL présentant le projet Starshade (en anglais).

 

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