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Les télescopes aéroportés et les télescopes spatiaux

Le télescope spatial Hubble lors d’une mission d’entretien en 2009

Le télescope spatial Hubble lors d’une mission d’entretien en 2009 (NASA)

Le télescope spatial Hubble lors d’une mission d’entretien en 2009

Le télescope spatial Hubble lors d’une mission d’entretien en 2009 (NASA)

Parlons sciences

Quels sont les liens avec mon programme d'études?

Renseigne-toi sur les télescopes qui orbitent dans l’atmosphère terrestre ou voyagent dans l’espace.

Certains télescopes ne sont pas mis en orbite. Au lieu de cela, les télescopes sont envoyés dans l’atmosphère.

Quelques-uns d’entre eux sont montés sur des avions porteurs, comme l’Observatoire aéroporté Gerard P. Kuiper et l’Observatoire stratosphérique pour l’astronomie infrarouge (ou SOFIA.

Ainsi, ces télescopes peuvent prendre des mesures à des altitudes d’environ 12 km. Ils volent à cette altitude car il y a très peu de vapeur d’eau. Cette vapeur d’eau produit non seulement des nuages, mais absorbe également le rayonnement infrarouge, que ces télescopes sont précisément conçus pour observer.

Shown is a colour photograph of a plane in flight, with a large open door.

L’Observatoire stratosphérique pour l’astronomie infrarouge (Source: Jim Ross [domaine public] via Wikimedia Commons).

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Une photo en couleur montre un avion en plein vol dont une porte est grande ouverte.

L’avion survole une chaîne de montagnes enneigées. Le ciel en arrière-plan passe du bleu clair, près des montagnes, au bleu foncé en haut de l’image.

L’appareil est grand, blanc, de la taille d’un avion de ligne. Le logo de la NASA et un autre logo figurent sur la queue de l’avion. Une grande ouverture carrée a été pratiquée sur le côté de l’appareil, vers l’arrière.

D’autres télescopes aéroportés sont montés sur des ballons de haute altitude. C’est le cas des deux stratoscopes utilisés des années 1950 aux années 1970 et du Télescope submillimétrique à grande ouverture porté par ballon (ou BLAST, pour Balloon-borne Large Aperture Submillimeter Telescope). Ce dernier a été lancé trois fois entre 2005 et 2010.

Shown is a colour photograph of a white fabric structure with solar panels, hanging from a crane.

Le BLAST sur son véhicule de lancement en 2005 (Source: Mtruch [CC BY-SA] via Wikimedia Commons).

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Une photo en couleur montre une structure en tissu blanc dotée de panneaux solaires, suspendue à une grue.

La structure est triangulaire à l’arrière et plate à l’avant. De longues rangées de panneaux solaires bleus encadrent les bords à l’avant. La structure repose sur des pieds métalliques entourés de panneaux solaires.

Plusieurs personnes et une voiture se trouvent près de la grue jaune, brillante dans le soleil couchant. On aperçoit en arrière-plan des collines basses et un vaste ciel rose violacé.

Le télescope SUNRISE observe notre Soleil depuis le ciel. À ce jour, il s'agit du plus grand télescope solaire aéroporté. L'objectif de ce télescope est d'aider les scientifiques à étudier le champ magnétique du Soleil. SUNRISE est un télescope à réflexion. Il utilise un miroir d'un mètre de large pour agrandir les images du Soleil.

Le télescope est soulevé à l'aide d'un ballon scientifique. Ce ballon mesure plus de 300 mètres lorsqu'il est étiré et peut contenir 962 772 mètres cubes d'hélium.

Ce télescope a été mis en service en 2009, en 2013 et en 2022. Chaque fois, il a décollé du centre spatial d’Esrange, à proximité de Kiruna, en Suède. Cette base se situe tout près du cercle polaire. Lorsque ce télescope est utilisé l’été, il peut observer le Soleil sans interruption pendant plusieurs jours. Malheureusement, le vol de 2022 n’a pas été un succès (en anglais). Peu après le lancement, les scientifiques se sont aperçus que le télescope, embarqué sur un ballon stratosphérique, n’était pas face au Soleil et ils ont dû le faire atterrir.

Shown is a colour photograph of a very large, white fabric balloon at the end of a runway.

Le télescope Sunrise prêt au lancement (Source: NASA).

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Une photo en couleur montre un très grand ballon en tissu blanc au bout d’une piste.

Le ballon a la forme d’une goutte d’eau à l’envers. Il est gonflé de sorte qu’il est large à son sommet, mais étroit à sa base, formant un petit point au sol. Il est fabriqué dans un tissu qui semble doux et fin, presque translucide. Le ballon est ancré au sol par un ensemble de longs cordages ou câbles attachés à un grand véhicule jaune équipé de panneaux solaires.

Plusieurs personnes sont debout le long des cordages. Elles sont minuscules par rapport au ballon et au véhicule. La personne au premier plan apparaît beaucoup plus petite qu’un pneu; le ballon semble nettement plus grand que le véhicule.

À l’arrière-plan, quatre antennes paraboliques blanches sont installées en rang devant une colline basse couverte d’arbres à feuillage persistant.

Le savais-tu?

Les télescopes montés sur des ballons stratosphériques peuvent atteindre une altitude beaucoup plus élevée que les avions. Le télescope SUNRISE s’est même rendu trois fois plus haut!

Les télescopes ont certainement changé notre façon de voir l’univers. Ils nous permettent de découvrir ce qui se trouve au-delà de la Terre bien avant que nous soyons en mesure de l’explorer en personne. Il y a les télescopes terrestres qui restent sur la terre ferme et ceux qui sont déployés dans l’atmosphère. Mais certains permettent d’observer plus loin encore. Pourquoi?

Les télescopes situés au sol permettent de regarder le ciel à travers l’atmosphère terrestre. L’atmosphère peut en effet compliquer le travail des astronomes. L’atmosphère peut rendre les images floues, un peu comme quand on regarde à travers le brouillard. Elle peut aussi absorber certaines longueurs d’onde de la lumière

Ainsi, beaucoup de télescopes sont plutôt envoyés dans l’espace. La NASA a d’ailleurs lancé son programme des grands observatoires pour observer l’espace à travers toutes ces longueurs d’onde. Dans le cadre de ce projet, elle a construit et lancé quatre observatoires spatiaux:

  1. Le télescope spatial Hubble
  2. L’observatoire des rayons X Chandra
  3. Le télescope spatial Spitzer
  4. L’observatoire Compton dans les rayons gamma

Depuis 1990, le télescope spatial Hubble nous permet de voir des objets dans la lumière infrarouge proche et les longueurs d’onde de la lumière visible. Il a recueilli plus d’un million d’observations depuis lors. Au fil du temps, on lui a ajouté dans l’espace de nouveaux instruments!

Hubble : Voyage of Discovery (2019) par la NASA (2:30 min.)

L’observatoire Chandra observe les rayons X. Ceux-ci sont émis lorsque la matière est chauffée à des millions de degrés. Les nuages de gaz chauds ne sont pas rares dans les galaxies. Ils peuvent résulter de l’explosion d’étoiles.

L’observatoire de rayons X Chandra a été lancé par la navette spatiale Columbia en 1999. En 2022, il était toujours en fonction.

Shown is a colour photograph of a long, silver, spherical structure with two wings made from solar panels.

L’observatoire de rayons X Chandra (Source: NASA par l’entremise de Wikimedia Commons).

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Une photo en couleur montre une longue structure cylindrique argentée, dotée de deux ailes constituées de panneaux solaires.

La partie centrale de la structure, étroite à l’arrière, s’élargit à l’avant. Elle semble être recouverte d’un matériau argenté fin, comme du papier d’aluminium. Son extrémité avant est une porte ronde qui a été soulevée pour révéler un cercle de couleur dorée. De longues ailes se déploient de chaque côté, vers l’avant. Elles sont constituées d’une rangée de panneaux solaires bleu pâle.

On aperçoit en arrière-plan un tourbillon de gaz aux couleurs vives contre le fond noir de l’espace.

 Le télescope spatial Spitzer a été lancé en 2003. Il a terminé sa mission le 30 janvier 2020. Ce télescope a observé des objets dans la partie infrarouge du spectre. Il a révélé des merveilles de notre système solaire et de notre galaxie, voire au-delà. 

L’observatoire Compton dans les rayons gamma a gravité autour de la Terre de 1991 à 2000. Il a été lancé depuis la navette spatiale Atlantis. L’observatoire était équipé de quatre télescopes captant les rayons X et les rayons gamma. Les télescopes de Compton ont permis de découvrir beaucoup de nouvelles choses, dont un nouveau type de galaxie entourant des trous noirs supermassifs. Ils ont aussi permis de découvrir que les orages terrestres pouvaient émettre des rayons gamma!

Shown is a flat, white rectangular structure with two large silver domes, floating above Earth.

Lancement de l’observatoire Compton dans les rayons gamma (Source : NASA).

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Une photo en couleur montre une longue structure cylindrique argentée, dotée de deux ailes constituées de panneaux solaires.

La partie centrale de la structure, étroite à l’arrière, s’élargit à l’avant. Elle semble être recouverte d’un matériau argenté fin, comme du papier d’aluminium. Son extrémité avant est une porte ronde qui a été soulevée pour révéler un cercle de couleur dorée. De longues ailes se déploient de chaque côté, vers l’avant. Elles sont constituées d’une rangée de panneaux solaires bleu pâle.

On aperçoit en arrière-plan un tourbillon de gaz aux couleurs vives contre le fond noir de l’espace.

Le télescope James-Webb représente la prochaine génération de télescopes spatiaux. Il a été lancé le 25 décembre 2021. Pour en savoir plus à son sujet, lis le document d’information Observer l’univers avec le télescope James-Webb.

En fin de compte, il faut observer différentes longueurs d’onde avec plusieurs télescopes différents pour obtenir une image complète de notre univers. Quelle que soit la partie du spectre qu’on observe, il y a toujours quelque chose de nouveau à regarder et à étudier dans l’espace! 

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Références

Goddard Space Flight Center, National Aeronautics and Space Administration (n.d.). James Webb space telescope.

Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (n.d.). Chandra x-ray observatory.

Space Telescope Science Institute (n.d.). Hubblesite.

Spitzer Space Telescope (Jan 30, 2020). NASA's Spitzer Space Telescope Ends Mission of Astronomical DiscoveryNASA Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology