Télescope spatial James Webb : les débuts d'un mégaprojet

Cette date un peu spéciale, imprévue qui plus est, résulte de plusieurs reports. Le 25 décembre 2021, à 13 h 20 heure d'Europe centrale, le lancement de la fusée Ariane 5 a eu lieu. À bord se trouve le télescope spatial James Webb, d'un poids de 6500 kilogrammes, censé marquer une nouvelle étape dans l'exploration spatiale.

Hubble, télescope spatial le plus important à ce jour, est dépassé par le télescope James Webb plus grand, plus cher, plus performant et plus ambitieux. Ce dernier n'a pas pour vocation de remplacer Hubble, mais de le compléter.

Contrairement à Hubble, le télescope James Webb n'est pas destiné à fonctionner en orbite autour de la Terre, mais à 1,5 million de kilomètres de celle-ci, soit bien plus loin que la Lune, située à environ 384 000 kilomètres de nous. Ces millions de kilomètres de distance présentent plusieurs avantages : James Webb peut observer l'espace dans toutes les directions – la Terre ne masquant pas une grande partie de la vue – et il échappe à son rayonnement thermique. Dans l'ombre, que le télescope peut générer lui-même grâce à une sorte d'écran solaire, la température peut descendre jusqu'à -235 degrés Celsius. Cette dernière joue un rôle majeur.

Le télescope est transporté vers un lieu spécial appelé point de Lagrange L2 (L2) – où les forces gravitationnelles du soleil et de la Terre s'équilibrent mutuellement – lui permettant le maintien de sa position sans effort majeur. Il existe cinq points de Lagrange ; L2 est le seul à être plus éloigné du soleil que la Terre.

Cette grande distance présente aussi des inconvénients. Tout d'abord, si quelque chose venait à se casser, il est impossible d'envoyer des astronautes pour le réparer. Il n'y a pas de maintenance possible, malgré la probabilité élevée d'un dysfonctionnement. À titre d'exemple, Hubble, à ses débuts, prenait des photos inutilisables. Il est donc resté en orbite pendant trois ans avant d'être réparé.

Enfin, le télescope ayant besoin de carburant pour se maintenir au point L2, sa durée de fonctionnement est limitée à dix ans maximum.

Voyage dans le temps grâce à l'infrarouge

James Webb, doté d'un miroir nettement plus grand que celui de Hubble et environ six fois plus sensible à la lumière, est capable de capturer et d'imager une bien plus grande partie du spectre infrarouge. Cette optimisation est due à la couleur dorée sur le miroir. Et pour cause, la surface est en or, un métal précieux particulièrement résistant.

Le rayonnement infrarouge est également un rayonnement thermique. Plus l'environnement est froid, plus les chances de détecter et de représenter des objets à faible rayonnement sont grandes. Le télescope est donc transporté dans un endroit extrêmement froid.

Mais pourquoi des ondes infrarouges ? Elles traversent mieux la poussière cosmique que la lumière visible et facilitent ainsi la détection et la représentation des objets situés derrière ces nuages de poussière.

Mais bien plus encore qu'Hubble, James Webb serait en mesure de rendre visibles des corps célestes extrêmement éloignés, comme des galaxies à l'état très précoce de l'histoire de l'univers. La lumière – respectivement l'infrarouge des objets les plus éloignés – met des milliards d'années à nous parvenir. Au moment de l'observation, nous voyons de ce fait ce qu'il en était il y a des milliards d'années. Hubble avait réussi à rendre visibles des galaxies tellement lointaines qu'elles se présentaient à nous que quelques centaines de millions d'années après le big bang.

L'infrarouge est absolument nécessaire ici à cause de ce que l'on appelle le décalage vers le rouge. Un objet qui s'éloigne de nous présente des ondes plus longues que lorsqu'il reste immobile ou qu'il se rapproche de nous. Les ondes infrarouges sont plus longues que la lumière visible. Curieusement, toutes les galaxies lointaines présentent ce décalage vers le rouge, ce qui signifie qu'elles s'éloignent toutes de nous. La science en déduit que l'univers est en expansion.

Il faudra encore six mois pour que James Webb soit pleinement opérationnel, toujours en supposant que tout se passe bien. Cette entreprise est extrêmement ambitieuse et risquée. Par un processus mécanique complexe, le télescope doit se déployer lui-même pendant son voyage vers L2. Mais il y a mille et une choses qui pourraient mal tourner, sans compter la loi de Murphy...

Voici le lancement :