Les sondes, stations et télescopes spatiaux

Quels sont les sondes, stations, et télescopes spatiaux les plus connus ?

Ce nouvel article porte sur un thème inédit sur le site, celui des technologies utilisées dans l’espace afin d’améliorer notre compréhension de l’univers.

Dans cet article, nous allons différencier des termes parfois confondus, et comprendre rapidement les objectifs des différents appareils spatiaux comme Hubble, Kepler, ISS, Rosetta, etc.. que nous allons aussi décrire.

Les télescopes spatiaux :

– Hubble est un télescope spatial développé par la NASA et l’ESA (agence spatiale européenne), opérationnel depuis 1990, et le sera encore jusqu’à son désorbitage prévu autour de 2020.

Les objectifs d’Hubble étaient de mesurer l’âge et la vitesse d’expansion de l’Univers, ainsi que d’étudier la composition gazeuse des galaxies les plus éloignées et les plus proches de la notre, qui est la Voie lactée, âgée de 13,5 milliards d’années.

En plus de ces objectifs, Hubble a permis de confirmer l’existence de la matière noire, ainsi que de la présence de trous noirs au centre des galaxies (notre galaxie par exemple, la Voie lactée, possède un trou noir dont la masse est estimée à 4,2 millions de fois celle du Soleil).

Hubble a aussi permis d’étudier les étoiles présentes dans d’autres galaxies, et de mieux comprendre le cycle de vie des étoiles (par exemple, le Soleil, actuellement une naine jaune âgée de 4,5 milliards d’années, aurait une durée de vie de 14 milliards d’années où il deviendra une naine blanche, avec entre temps une phase de transition où il sera une géante rouge).

Hubble a aussi permis de déterminer la composition de planètes. La méthode utilisée est de mesurer le spectre du système (étoile + planète), puis le spectre de l’étoile lorsque la planète ne se trouve plus devant son étoile (éclipsée par son étoile). Une fois les deux spectres obtenus, il suffit de les soustrairais pour obtenir le spectre de l’atmosphère de la planète (Spectre E+P – Spectre E = Spectre P).

– James-Webb est le télescope spatial qui sera le successeur de Hubble, aussi développé par la NASA (aidé par l’ESA et l’ASC), dont le lancement est prévu en 2020, et s’effectuera grâce à la fusée Ariane 5.

Les objectifs de James-Webb seront d’observer les premières galaxies et étoiles qui se sont formées après le Big Bang (il y a 13,8 milliards d’années), ainsi que d’étudier d’autres systèmes planétaires, et de tenter de comprendre la formation de la vie.

Pour cela, le télescope James-Webb sera équipé d’imageurs et de spectromètres dans le domaine de l’infrarouge (contrairement à Hubble qui possède des instruments avec un spectre très large (comprenant l’ultraviolet, la lumière visible et l’infrarouge). Le domaine de l’infrarouge, difficile à observer depuis le sol, permettra à James-Webb d’étudier les objets les plus éloignés et les plus anciens.

Le télescope spatial James-Webb aura aussi un miroir plus grand que celui d’Hubble (6,5 m de diamètre contre 2,4m), il sera donc segmenté en 18 éléments hexagonaux afin d’être plié sur lui même pour le lancement.

Remarque : Ce télescope spatial a été nommé en hommage à James E. Webb, qui fut l’administrateur de la NASA de 1961 à 1968, et a joué un rôle essentiel dans la réussite du programme Apollo (1971 à 1975).

– Spitzer est un télescope spatial développé par la NASA, lancé en 2003, succédé par le télescope Hershel développé par l’ESA et lancé en 2009, et dont la mission a pris fin en 2013.

Les objectifs de ces 2 télescopes spatiaux infra-rouge (Spitzer et Hershel) étaient d’étudier la formation des galaxies, étoiles et planètes ; mais aussi d’étudier l’activité des trous noirs supermassifs au centre des galaxies, notamment le moment où ces trous noirs absorbent de la matière.

– Kepler est un télescope spatial développé par la NASA, lancé en 2009, et dont la fin de mission est prévue pour 2019 (faute de carburant).

Les objectifs de Kepler étaient de détecter des exoplanètes (planètes orbitant autour d’une étoile, autre que notre Soleil), et plus particulièrement de détecter des exoplanètes potentiellement habitables (planètes ayant des similitude avec la Terre, et se trouvant dans une zone habitable, à une distance raisonnable de son étoile).

Pour détecter ces exoplanètes, Kepler utilise la méthode des transits qui consiste à mesurer la variation de luminosité d’une étoile sur une période donnée ; une baisse de luminosité correspond au passage d’un objet céleste autour de son étoile (si cette baisse se fait à plusieurs reprises, on peut supposer que l’objet céleste est une planète). Si la baisse est élevée, la planète sera grande ; à l’inverse, si la baisse de luminosité est faible, ce sera une petite planète.

Parmi près de 4000 exoplanètes découvertes par toutes les observations (observatoires terrestres et télescopes spatiaux), 2500 d’entre-elles ont été découvertes par Kepler. Et parmi ces 2500 exoplanètes confirmées, environ 30 exoplanètes seraient potentiellement habitables.

Quelques exemples d’exoplanètes potentiellement habitables :

1) L’exoplanète Proxima Centauri b se trouve en orbite autour d’une naine rouge, dans la constellation du Centaure, c’est l’exoplanète la plus proche de la Terre jusqu’à ce jour, avec 4,2 années-lumière. Cette exoplanète a été découverte par l’observatoire européen austral (ESO).

2) L’exoplanète Wolf 1061c orbite autour d’une naine rouge située dans la constellation de l’Ophiuchus, et est la deuxième plus proche de la Terre (avec 13 années-lumière). Cette exoplanète a été découverte par l’observatoire de La Silla au Chili.

3) L’exoplanète Gliese 667Cc, aussi surnommée la planète aux 3 soleils, se trouve en orbite autour d’une naine rouge, qui est accompagnée de 2 autres étoiles, proche de la constellation du Scorpion, elle se trouve à environ 20 années-lumière de la Terre. Cette exoplanète a été découverte par l’observatoire de La Silla au Chili.

4) L’exoplanète Gliese 832c est en orbite autour d’une naine rouge dans la constellation de la Grue, et se trouve à 16 années-lumière de la Terre. Cette exoplanète a été découverte par l’observatoire de Siding Spring en Australie.

5) L’exoplanète Kepler 186f orbite autour d’une naine rouge située dans la constellation du Cygne, et se trouve à environ 550 années-lumière de la Terre. Cette exoplanète a été découverte par le télescope spatial Kepler.

– TESS est le télescope spatial développé par la NASA, qui sera le successeur de Kepler. TESS a été lancé le mois dernier, le 18 avril 2018, par la fusée Falcon 9 (de la société SpaceX), et sa mission devrait prendre fin dans deux ans.

Les objectifs de TESS seront d’observer des milliers d’étoiles situées à moins de 200 années-lumière, et dans la continuité de Kepler, de repérer des exoplanètes, pouvant abriter la vie.

Les stations spatiales :

– Mir était une station spatiale russe (Мир signifiant « paix »), qui avait été mise en orbite autour de la Terre en 1986, puis détruite volontairement en 2001.

Mir était la première station spatiale composée de plusieurs modules, et la première à permettre l’exploration spatiale habitée à long terme.

Après l’effondrement de l’URSS, elle fut opérée par la nouvelle Agence spatiale fédérale russe (RKA).

– ISS (International space station) est une station spatiale qui a été mise en orbite en 1998, et qui regroupe les plus importantes agences spatiales, dont la NASA (Etats-Unis), la FKA (Russie), l’ESA (Europe), la JAXA (Japon) et l’ASC (Canada).

L’ISS permet de réaliser des expériences pouvant uniquement être réalisées dans l’espace, avec des conditions impossibles à reproduire sur Terre. Les domaines de recherche principaux dans les stations spatiales sont la biologie, la physique, l’astronomie, la météorologie, ainsi que l’étude sur le corps humain, comme l’atrophie musculaire (diminution du volume musculaire), et l’ostéoporose (perte de la résistance des os).

Les sondes spatiales :

– Cassini est une sonde spatiale de la NASA qui a pour but l’étude de la planète Saturne, de ses satellites naturels (lunes) et de ses anneaux. Mise en orbite en 1997, elle a commencé sa mission dans le système de Saturne en 2004, puis l’a terminé en 2017.

La sonde Cassini a montré que certaines lunes de Saturne, comme Titan et Encelade, possédaient, sous leur surface, des océans liquides. Avec sur Encelade, des geysers immenses, et sur Titan des lacs de méthane (CH4) remplaçant l’eau (H2O) présente sur Terre.

Des études plus approfondies avec Huygens (qui était rattaché à Cassini, et s’est ensuite posé sur Titan), ont permis de mettre en évidence des phénomènes météorologiques semblables à la Terre, comme l’existence de brouillards, de précipitations, de réseaux fluviaux, et d’érosions.

– Rosetta est une sonde spatiale lancée par l’ESA en 2004, qui a atteint la comète Tchouri en 2014, et dont la mission s’est achevée en 2016. Les scientifiques n’ont pas encore exploité toutes les données recueillies, mais de nouveaux résultats devraient être publiés progressivement sur plusieurs années.

L’objectif principal de la sonde Rosetta était de recueillir des données sur la composition du noyau de la comète Tchouri, qui est une comète périodique du système solaire. Ainsi, Rosetta a permis de montrer que la comète Tchouri était riche en matière organique moléculaire, semblables à celles présentes sur Terre.

L’étude des comètes, comme Rosetta, est essentielle pour comprendre la formation de la vie sur Terre, ainsi que de comprendre comment s’est formé le système solaire (les comètes s’étant formées avant même la formation des planètes).