Télescopes géants : les 10 projets les plus fous (1/2)

Colossus, un télescope de 74 m de diamètre © Planets Foundation
Si le futur Extremely Large Telescope, avec ses 39 m de diamètre, commence à être connu du public, d’autres projets astronomiques tout aussi fous sont en train de prendre forme, que ce soit un télescope terrestre de 74 m de diamètre, d’un autre perché à 5600 m d’altitude, ou encore de télescopes spatiaux de 16 m de diamètre !

Un colosse à la recherche de la vie extraterrestre.

Lorsque l’Observatoire européen austral (ESO) a esquissé la première idée de construire un télescope géant, le projet s’appelait OWL et visait un miroir de 100 m de diamètre. Depuis, les contraintes techniques et budgétaires sont passées par là, et il a été réduit à 39 m et renommé ELT. Certains rêveurs n’ont pas abandonné l’idée d’aller bien au-delà.

La Planets Foundation estime qu’il est possible de trouver de la vie ailleurs d’ici une dizaine d’années, notamment en cherchant les signes de chaleur émis par une civilisation extraterrestre avancée. Pour atteindre ce but, ce consortium international étudie la construction de Colossus, un télescope de 74 m de diamètre. Pour atteindre ce gigantisme, il est nécessaire de changer de paradigme, car la masse d’un télescope augmente de façon exponentielle avec le diamètre si on reste sur des technologies classiques.

Le projet mise sur une mosaïque de miroirs fins. « C’est du verre à vitre monté sur des actuateurs, eux-mêmes assemblés sur un substrat rigide », détaille Maud Langlois, de l’université de Lyon. Les 58 miroirs de 8 m de diamètre seraient ainsi environ 4 fois plus fins que ceux du Very Large Telescope. La structure du télescope, quant à elle, serait comparable au télescope SALT, en Afrique du Sud. C’est-à-dire que le télescope bouge seulement en azimut, et le suivi des étoiles se fait par une nacelle placée au foyer.

Planets Foundation estime qu’un tel télescope est faisable pour 750 millions de dollars. « Pour l’instant, nous avons des financements pour plusieurs développements technologiques, mais le télescope lui-même n’est pas financé », précise Maud Langlois. Le consortium doit déjà faire la preuve de la faisabilité des technologies envisagées.

Présentation des projets Planet, ELf et Colossus. © Planets Foundation

« La réalisation de ce télescope se fera en plusieurs étapes. Nous allons d’abord effectuer des tests en laboratoire (optique adaptative, surface optique…) et construire le télescope Planet de 1,8 m ; ensuite, il est prévu la réalisation d’un télescope de 25 m nommé ELF pour ExoLile Finder (assemblages des développements technologiques et utilisation sur un nombre réduit de cibles astrophysiques intéressantes). Colossus arriverait enfin à l’horizon 2030 », indique la chercheuse.

 

Le Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST), un jumeau du télescope Hubble dédié à l'infrarouge. © Nasa

WFIRST, l’espion reconverti

Vers 2025, un télescope spatial très similaire à Hubble va être mis sur orbite. Baptisé WFIRST, il aura tout comme Hubble un miroir principal de 2,4 m. Ce projet découle d’une histoire insolite pour la Nasa. D’un côté, des chercheurs planchaient en 2011 sur un télescope spatial de 1,3 m de diamètre. Il restait dans les cartons de la Nasa, comme bon nombre de projets finalement abandonnés faute de financement. L’année suivante, de façon inattendue, les militaires américains offrent à la Nasa un cadeau un peu particulier : deux télescopes spatiaux de 2,4 m, qui sont en fait des satellites d’espionnage de type Key Hole dont le lancement a visiblement été annulé.

Un cadeau pas vraiment gratuit, puisque la plus grosse charge dans ce genre de mission reste le lancement puis les salaires à payer pendant des années pour assurer le fonctionnement du télescope. Au final, le budget de WFIRST devrait être voisin de 3 milliards de dollars.

Le télescope sera équipé d’une caméra grand champ de 288 millions de pixels, ainsi que d’un spectrographe et un coronographe fonctionnant dans le visible et d’une caméra grand champ pour le proche infrarouge.
 

Le JWST, un télescope de 6,5 m, véritable origami spatial. © Nasa

JWST : le télescope le plus cher de l’histoire

Près de 9 milliards de dollars : c’est le coût du James Webb Space Telescope (JWST). Le télescope Hubble a sondé les fins fonds de l’Univers en éclaireur, le JWST doit prendre la relève avec un miroir de 6,5 m, capable de voir des détails 2,7 fois plus fins. Ce futur télescope spatial est avant tout un projet de la Nasa, mais il est cofinancé par l’Agence spatiale européenne à hauteur de 15%. 

Initialement, il devait rejoindre l’espace en 2007 pour un coût de 2,5 milliards de dollars, mais le projet est allé de retard en retard, et de dérapage budgétaire en dérapage budgétaire. Pour l’heure, le JWST est toujours au sol. Le lancement prévu en septembre 2018 a été reporté courant 2017 pour achever les tests, et son départ  est désormais calé à juin 2019.

Le déploiement du JWST. © Nasa

Son miroir de 6,5 m décollera replié à bord de la fusée Ariane 5. Lors du déploiement très délicat et complexe de cette structure dans l’espace, des centaines d’ingénieurs retiendront leur souffle. Il faut se souvenir qu’à ses débuts, Hubble était myope : des astronautes ont dû aller le réparer. Ce genre d’opération sera totalement impossible sur le JWST, car il évoluera à 1,5 million de kilomètres de la Terre.

 

Les antennes géantes du SKA (Square Kilometre Array) sonderont le ciel dans les ondes radio. © SKA

SKA : vers un observatoire radio de 1 kilomètre carré !

Le plus grand projet de la radioastronomie mondiale est en train de voir le jour en Afrique du Sud. En l’état, il est déjà impressionnant. Il s’agit de mettre en réseau dès 2018 64 radiotélescopes de 13 m de diamètre — lire aussi notre reportage. Le financement est déjà réuni pour augmenter ce nombre à 197 antennes, sur une base de 150 km (voir vidéo). La surface totale collectrice sera équivalente à 126 courts de tennis ! Dans un avenir plus lointain, le but est de porter le nombre à 2000 radiotélescopes en les répartissant sur toute l’Afrique ! Une seconde phase qui, elle, n’est pas encore financée.

De nombreux champs d’études attendent cet observatoire baptisé SKA (Square Kilometre Array) : repérer l’immense majorité des pulsars qui reste à découvrir ; déterminer l’origine de certains sursauts radio ; étudier les nuages d’hydrogène froid, souvent immenses, autour des galaxies ; chercher les contreparties optiques des ondes gravitationnelles…

Présentation du SKA et de ses objectifs (en anglais).

Ce projet sera complété par un réseau mis en place pour étudier les plus basses fréquences en Australie. Les radiotélescopes, plus simples dans ce domaine de rayonnements, font penser à des antennes de télévision hertziennes. Quelque 130 000 doivent être installées sur une surface totale de 0,4 km² ! Le but est d’atteindre le kilomètre carré, d’où le nom du projet. Le budget de la phase 1 est de 650 millions de dollars.

 

La France, le Chili et les Etats-Unis sont partenaires pour la construction du LSST. © LSST

LSST : surveiller le ciel avec 3 milliards de pixels

Le Large Synoptic Survey Telescope (LSST) est un télescope de 8,4 m. C’est un diamètre désormais habituel pour un télescope optique, mais c’est bien la seule caractéristique ordinaire de ce télescope. Son objectif est de balayer tout le ciel chaque semaine en dévoilant des astres 15 millions de fois plus faibles que ce que ne perçoit l’œil nu (magnitude 24). Il est équipé pour cela de 189 détecteurs de 16 millions de pixels chacun, soit un total de 3 milliards de pixels ! Cette caméra va réaliser 1000 poses de 15 secondes à travers six filtres toutes les nuits, et générer quotidiennement 15 000 Go de données !

Le LSST se distingue aussi par sa formule optique très complexe, car sa mosaïque de détecteurs est immense : elle couvre un champ large comme 7 fois la taille de la Pleine Lune, c’est considérable pour un 8 m. Il y a en tout trois miroirs, mais deux d’entre eux sont polis dans le même bloc de verre.

Présentation du LSST (en anglais sous-titré). © SLAC

Cette pièce d’une complexité optique inédite est déjà fabriquée. Elle a été réalisée par le Mirror Lab, aux États-Unis. La courbure de la couronne principale externe fait office de miroir primaire, la lumière se réfléchit ensuite sur un grand miroir secondaire de 3,4 m à l’avant du tube. Elle converge ensuite vers la partie centrale du bloc de verre principal. La lumière repart enfin vers le haut, et passe à travers un système correcteur à 3 lentilles avant de former l’image sur le capteur. La première lentille du correcteur aura un diamètre de 1,55 m. Ce sera la plus grande lentille jamais construite ! La difficulté d’une telle pièce est qu’elle tend à fléchir sous son propre poids. C’est pour cette raison qu’il n’existe pas de lunette astronomique de plus de 1 m de diamètre.

Avec un tel instrument, les astronomes auront une cartographie globale du ciel sans précédent et détecteront de nombreux phénomènes transitoires comme des astéroïdes, des supernovae, des novae, etc. Le LSST est en cours de construction au Cerro Pachon, au Chili, et il entrera en service en 2022.

 

La suite de ce "top 10" des projets astro les plus fous, la semaine prochaine.

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