La prochaine mission SPHEREx de la NASA présentera certaines similitudes avec le télescope spatial James Webb. Mais les deux observatoires adopteront des approches radicalement différentes pour étudier le ciel.
La mission SPHEREx sera capable de scanner le ciel entier tous les six mois et de créer une carte du cosmos sans précédent. Prévu pour être lancé au plus tard en avril 2025, il sondera ce qui s’est passé dans la première seconde après le Big Bang, comment les galaxies se forment et évoluent, et la prévalence de molécules essentielles à la formation de la vie, comme l’eau, enfermée sous forme de glace dans notre galaxie. Atteindre ces objectifs nécessitera une technologie de pointe, et la NASA a approuvé ce mois-ci les plans définitifs pour tous les composants de l’observatoire.
« Nous sommes sur le point de passer de faire des choses avec des modèles informatiques à faire des choses avec du matériel réel », a déclaré Allen Farrington, chef de projet SPHEREx au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud, qui gère la mission. « La conception du vaisseau spatial, telle qu’elle est, est confirmée. Nous avons montré que c’était faisable jusque dans les moindres détails. Alors maintenant, nous pouvons vraiment commencer à construire et à assembler les choses. »
Pour répondre aux grandes questions sur l’univers, les scientifiques doivent regarder le ciel de différentes manières. De nombreux télescopes, comme le télescope spatial Hubble de la NASA, sont construits pour se concentrer sur des étoiles individuelles, des galaxies ou d’autres objets cosmiques, et pour les étudier en détail. Mais SPHEREx (qui signifie Spectro-Photomètre pour l’Histoire de l’Univers, Epoch of Reionization et Ices Explorer) appartient à une autre classe de télescopes spatiaux qui observent rapidement de grandes portions du ciel, surveillant de nombreux objets en peu de temps. SPHEREx balayera plus de 99 % du ciel tous les six mois ; en revanche, Hubble a observé environ 0,1 % du ciel en plus de 30 ans d’exploitation. Bien que les télescopes de sondage comme SPHEREx ne puissent pas voir les objets avec le même niveau de détail que les observatoires ciblés, ils peuvent répondre aux questions sur les propriétés typiques de ces objets dans tout l’univers.
La mission SPHEREx de la NASA balayera tout le ciel dans 97 bandes de couleurs, créant une carte qui profitera aux astronomes du monde entier. Cette vidéo explique les trois sujets scientifiques clés que SPHEREx explorera : l’inflation universelle, l’évolution des galaxies et les glaces planétaires. Crédit : NASA/JPL-Caltech
Par exemple, le télescope spatial James Webb récemment lancé par la NASA ciblera des exoplanètes individuelles (planètes extérieures à notre système solaire), mesurant leur taille, leur température, leurs conditions météorologiques et leur composition. Mais les exoplanètes se forment-elles en moyenne dans des environnements propices à la vie telle que nous la connaissons ? Avec SPHEREx, les scientifiques mesureront la prévalence de matériaux vitaux comme l’eau qui résident dans les grains de poussière glacés dans les nuages galactiques à partir desquels naissent les nouvelles étoiles et leurs systèmes planétaires. Les astronomes pensent que l’eau des océans de la Terre, considérée comme essentielle au démarrage de la vie sur Terre, provenait à l’origine de ce matériau interstellaire.
« C’est la différence entre apprendre à connaître quelques personnes, faire un recensement et en apprendre davantage sur la population dans son ensemble », a déclaré Beth Fabinsky, chef de projet adjoint pour SPHEREx au JPL. « Les deux types d’études sont importants et se complètent. Mais il y a des questions auxquelles seul ce recensement peut répondre. »
SPHEREx et Webb diffèrent non seulement dans leur approche de l’étude du ciel, mais aussi dans leurs paramètres physiques. Webb est le plus grand télescope à avoir jamais volé dans l’espace, avec un miroir primaire de 21,3 pieds (6,5 mètres) pour capturer les images à la plus haute résolution de tous les télescopes spatiaux de l’histoire. L’observatoire protège ses instruments sensibles de la lumière aveuglante du soleil avec un pare-soleil aussi grand qu’un court de tennis. SPHEREx, quant à lui, possède un miroir principal de 8 pouces et un pare-soleil de seulement 10,5 pieds (3,2 mètres) de diamètre.
Mais les deux observatoires recueilleront la lumière infrarouge, des longueurs d’onde en dehors de la plage que les yeux humains peuvent détecter. L’infrarouge est parfois appelé rayonnement thermique car il est émis par des objets chauds, c’est pourquoi il est utilisé dans les équipements de vision nocturne. Les deux télescopes utiliseront également une technique appelée spectroscopie pour décomposer la lumière infrarouge en ses longueurs d’onde individuelles, ou couleurs, tout comme un prisme décompose la lumière du soleil en ses couleurs composantes. La spectroscopie est ce qui permet à la fois à SPHEREx et à Webb de révéler la composition d’un objet, car des éléments chimiques individuels absorbent et émettent des longueurs d’onde de lumière spécifiques.
Afin de poursuivre des questions d’ensemble, l’équipe SPHEREx a d’abord dû répondre à des questions plus pratiques, telles que si l’instrument à bord pouvait survivre à l’environnement dans l’espace, et si tous ses composants pouvaient être regroupés et fonctionner comme un système. Le mois dernier, les plans finaux de l’équipe ont été approuvés par la NASA, une étape que l’agence appelle l’examen critique de la conception ou CDR. Cela marque une étape majeure pour la mission sur le chemin du lancement.
« COVID continue d’être un grand défi pour nous dans le développement de nouveaux projets spatiaux. Tout ce que le pays a traversé au cours de l’année écoulée, des perturbations de la chaîne d’approvisionnement au travail à domicile avec des enfants, nous l’avons également traversé », a déclaré le chercheur principal de SPHEREx. James Bock, qui est scientifique au JPL et Caltech à Pasadena, en Californie. « C’est vraiment incroyable de faire partie d’une équipe qui a géré ces difficultés avec enthousiasme et une détermination apparemment illimitée. »
En savoir plus sur la mission
SPHEREx est géré par JPL pour la direction des missions scientifiques de la NASA à Washington. L’investigateur principal de la mission est basé à Caltech, qui gère le JPL pour la NASA et développera également la charge utile en collaboration avec le JPL. Ball Aerospace à Boulder, Colorado, fournira le vaisseau spatial. L’Institut coréen d’astronomie et des sciences spatiales (KASI) est un instrument et un partenaire scientifique de la mission. Les données seront traitées et archivées à l’IPAC à Caltech. L’équipe scientifique SPHEREx comprend des membres de 10 institutions à travers les États-Unis et la Corée du Sud.
Pour plus d’informations sur la mission SPHEREx, visitez : www.jpl.nasa.gov/missions/spherex/