L'histoire de Hubble

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Le télescope Hubble est un observatoire spatial sur orbite terrestre, pouvant être corrigé, rénové, perfectionné, lors des missions de maintenance effectuées par les équipages des navettes spatiales. De structure modulaire, les dispositifs de fonctionnement sont conçus comme des tiroirs ou des boites, que les astronautes peuvent remplacer facilement. Tout autour de Hubble, des rampes et des poignées leur permettent de s'accrocher.

Placé en orbite au-dessus de l'atmosphère, le télescope spatial Hubble peut observer le cosmos avec une résolution mille fois supérieure à celle des télescopes terrestres. Ces observations ont apporté des précisions sur l'âge de l'Univers, l'énergie noire et son taux d'expansion, sur la formation des étoiles dans les nébuleuses, la connaissance du système solaire et des exoplanètes.

Hubble est une machine à remonter le temps. Il voit des galaxies telles qu'elles existaient il y a dix millions d'années. Il opère le plus souvent dans la lumière visible ou de l'ultraviolet à l'infrarouge. Les images provenant de ses caméras sont recueillies de façon électronique puis renvoyées en faisceau jusqu'à la Terre. Hubble partage toutes ses données librement dans le monde entier, avec ceux qui ont la curiosité de s'informer. De nombreuses données ont été utilisées par les astronomes qui ont publié plus de 7 500 articles.

Naissance de Hubble

L'atmosphère de la Terre, bien que fournissant des informations sur de nombreuses longueurs d'ondes, provoque des turbulences et affecte les images. Malgré les observatoires juchés aux sommets des montagnes où les très larges télescopes (VLT) récoltent beaucoup de lumière, la résolution des photographies reste médiocre. Après l'idée émise dès 1923 par Hermann Oberth, puis en 1946, par Lyman Spitzer, d'un observatoire en orbite, les premiers télescopes sur orbite sont créés en 1962 par la NASA. Ils sont à l'origine de nombreuses découvertes astronomiques. Devant leur succès, la NASA demande à l'Europe spatiale de participer au nouveau projet de construction d'un télescope de 2.4 mètres d'ouverture. Hubble est né.

L'ESA fabrique les panneaux solaires ainsi q'un des instruments d'optiques et obtient un minimum de 15 % du temps d'observation du futur télescope, réalisé sous la responsabilité de la NASA. Deux centres de contrôles sont choisis pour le traitement des images et données. Un en Allemagne, l'autre aux Etats Unis. Plus de 4 000 ingénieurs et techniciens participent au programme.

Le télescope spatial Hubble doit son nom à l'américain Edwin Hubble (1889-1953) un grand astronome du vingtième siècle. Il démontra en 1924 l'existence de galaxies extérieures à la nôtre, la Voie lactée, et mesura leur vitesse d'éloignement, prouvant ainsi l'expansion de l'Univers.

Le voyage de Hubble

Du Centre Spatial Kennedy, Lyman Spitzer assiste au décollage de la navette Discovery qui emporte Hubble pour une mise en orbite, le 24 avril 1990.

Cette première mission de cinq jours, (STS 31) filmée par une caméra, place le télescope spatial Hubble sur une orbite inclinée à 28.5° par rapport à l'équateur et à 611 kilomètres d'altitude. Hubble se déplace à 28 000 km/h et fait le tour de la Terre en 97 minutes. Il mesure 13.2 mètres de longueur, a une envergure de 4 mètres et pèse 11 tonnes. La taille de son miroir primaire est de 2.4 mètres pour 830 kg. Le fonctionnement des ordinateurs et des instruments scientifiques à bord, est assuré par deux panneaux solaires. Ils rechargent aussi les batteries de Hubble pour fournir la puissance nécessaire au télescope lorsqu'il passe dans l'ombre de la Terre.

Les caméras de Hubble voient en noir et blanc. Pour obtenir une image en couleur, Hubble photographie un même objet plusieurs fois, à travers différents filtres. Chaque filtre, rouge, vert et bleu, pour les principaux, ne laisse passer qu'une partie du spectre électromagnétique. Trois images brutes de ce même objet sont travaillées par logiciel. On applique à chaque image une couleur correspondant au filtre utilisé, rouge pour le filtre rouge, bleu pour le filtre bleu, vert pour le filtre vert. Après réglage de la luminosité et de la saturation, les trois images sont superposées. Ensemble, le rouge, le vert et le bleu restituent toutes les couleurs visibles à l'oeil humain. Mais d'autres filtres existent et sont nécessaires, comme celui de l'oxygène ionisé ou de l'hydrogène, afin de révéler les détails au coeur des nébuleuses.

Mais dès les premières données reçues, il apparaît que le miroir primaire de Hubble souffre d'une aberration de sphéricité. Le miroir a été poli correctement mais selon une courbe sphérique au lieu d'une hyperbole. Les bords du miroir sont aplatis. Les images sont floues.

La NASA envisage dès lors une première mission de maintenance pour installer une optique correctrice. Après le décollage d'Endeavour, le 02 décembre 1993, (STS 61) la mission dure cinq jours. Le télescope est installé dans l'aire de chargement de la navette, à l'aide du bras manipulateur. Les astronautes effectuent cinq sorties dans l'espace, et procèdent à l'installation d'une optique correctrice, par des lentilles spéciales placées dans le télescope. Ils remplacent des panneaux solaires, une caméra grand champ et deux gyroscopes pour le maintien d'une orientation précise de Hubble.

Après cette première mission de maintenance, les premières données démontrent que le télescope spatial Hubble affiche une résolution sans égal. Les images obtenues sont d'une incroyable beauté. Par ses observations Hubble révèle que d'autres planètes gravitent autour de leur étoile, comme la Terre autour du Soleil, que les galaxies contiennent en leur centre un trou noir et il confirme l'expansion de l'Univers. Hubble va bouleverser ainsi pendant plus d'une décennie l'astronomie dans le monde.

Pour corriger ces défauts de fonctionnement et installer de nouveaux équipements, les missions se succèdent. A chaque visite Hubble est réparé, amélioré, modernisé.

Le 11 février 1997, la navette Discovery emportent les astronautes pour une mission de neuf jours (STS 82) puis le 19 décembre 1999 pour une mission de sept jours (STS 103). Le 01 mars 2002, c'est la navette Columbia qui décolle pour une mission de dix jours. Ainsi de nouveaux panneaux solaires et gyroscopes sont installés et autres divers instruments. D'autres caméras procurent au télescope davantage de puissance. Pour une plus grande superficie observée, la rapidité et la clarté des images obtenues font de ces missions un très grand succès.

En 2005, Hubble recherche sur la Lune des minéraux tels que titane et oxyde de fer. Il effectue la cartographie des ressources d'oxygène de la Lune pour la recherche de l'eau, afin de cibler les emplacements où établir les premières bases habitées et les missions robotiques.

Le 11 mai 2009 la navette Atlantis décolle pour une dernière mission de maintenance de Hubble (STS 125). Au cours de cette mission, les astronautes installent un spectrographe dans les ultraviolets et une caméra grand angle panchromatique. Cette caméra transmet des images spectaculaires de l'ultraviolet à l'infrarouge, aussi bien dans le domaine planétaire que cosmologique. Dans une galaxie, Hubble différencie les jeunes étoiles des moyennement âgées ou très vieilles. L'équipage remplace aussi six gyroscopes, des batteries et place une couverture thermique afin d'améliorer l'isolation du télescope spatial.

Le 09 octobre 2009, la présence de Hubble au cours de la mission LCROSS, avec une série d'observations précédant et suivant immédiatement l'impact sur la Lune, a complété les analyses faites par la sonde LRO.

Tous les instruments du télescope spatial Hubble fonctionneront jusqu'en 2013 voire 2014. Après avoir épuisé ses ressources, Hubble devra être désorbité et rentrer dans l'atmosphère. Afin d'être contrôlé, les astronautes de la mission STS 125 ont fixé à l'arrière du télescope un anneau auquel pourra s'agripper un véhicule non habité qui maîtrisera sa rentrée dans l'atmosphère.

Le télescope spatial Hubble restera longtemps dans les mémoires.

"Ce qui est étonnant avec toutes les caméras de Hubble, c'est qu'elles trouvent toujours quelque chose qu'on ne connaissait pas auparavant. Le monde s'en trouve alors définitivement changé"

Site Nasa