Wide Field Infrared Survey Telescope

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Wide Field Infrared Survey Telescope

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Vue d'artiste de la version AFTA 2013

Caractéristiques
Organisation NASA
Domaine Énergie sombre, Exoplanètes
Statut projet
Masse ~7,6 tonnes
Lancement ~2025
Durée > 5 ans
Autres noms WFIRST
Orbite Orbite géosynchrone ?
Inclinaison 28,5° ?
Télescope
Type Ritchey-Chrétien
Diamètre 2,4 m
Longueur d'onde Infrarouge proche
Programme ExEP
Site [1]
Principaux instruments
WFI Imageur
x Coronographe

Wide Field Infrared Survey Telescope connu également sous son acronyme WFIRST est un projet de télescope spatial infrarouge étudié par la NASA. L'étude du télescope a été lancée par l'agence spatiale américaine en réponse au rapport 2010 du Conseil national de la recherche des États-Unis préconisant le développement d'un engin de ce type pour l'étude de l'énergie sombre. WFIRST dispose d'un miroir primaire de 2,4 mètres cédé par la NRO et devrait être équipé de deux instruments, comprenant imageur, spectrographe et coronographe, qui observent dans l'infrarouge proche (jusqu'à 2 microns). Le projet d'un cout élevé (plus d'un milliard $) est en 2014 toujours en phase de conception et son lancement ne devrait pas avoir lieu avant le milieu des années 2020.

Historique[modifier | modifier le code]

Schéma de la première version résultant de l'étude réalisée en 2010.

Le projet WFIRST (Wide Field Infrared Survey Telescope c'est-à-dire télescope d'étude infrarouge grand champ) est la réponse de l'agence spatiale américaine, la NASA au rapport 2010 du Conseil national de la recherche des États-Unis intitulé New Worlds, New Horizons (NWNH) ainsi qu'aux priorités fixées par la dernière étude décennale consacrée à l'astronomie et à l'astrophysique. WFIRST doit, selon le rapport du Conseil National; étudier la nature de l'énergie sombre en utilisant trois techniques en parallèle : la mesure des oscillations acoustiques des baryons, la mesure des distances des supernovae et l'étude des lentilles gravitationnelles faibles. L'objectif est de déterminer l'impact de l'énergie sombre sur l'évolution de l'Univers. Un autre objectif de WFIRST est l'étude des exoplanètes dans le bulbe central de notre galaxie à travers l'observation des lentilles gravitationnelles[1].

La première conception de WFIRST reposait sur un télescope doté d'un miroir primaire de 1,1 à 1,5 mètres de diamètre. En juin 2012 l'agence américaine National Reconnaissance Office (NRO) cède à la NASA, sans contrepartie financière, deux télescopes optiques d'une valeur unitaire de 250 millions $. Ceux-ci comportent un miroir primaire de 2,4 mètres de diamètre et ont été fabriqués par la société ITT/Exelis pour des projets de satellites de reconnaissance annulés. Seule la partie optique est fournie et l'instrumentation scientifique ainsi que le bus (module de service) restent à concevoir et fabriquer[2]. La NASA décide de revoir son projet WFIRST en utilisant un des deux ensembles cédés ce qui devrait permettre d'abaisser le cout évalué jusque là à 1,7 milliards $ tout en améliorant les performances de télescope spatial. Une étude détaillée d'architecture incorporant ce nouvel élément est publiée en mai 2013. La NASA poursuit en 2014 la phase d'étude pour laquelle elle dispose, dans le budget proposé pour 2015, de fonds nécessaires pour poursuivre la conception du coronographe et des détecteurs des instruments mais qui ne lui permettent toutefois pas de lancer la construction du télescope spatial[3]. Compte tenu de la durée de la phase de conception et de fabrication la mise en orbite du télescope n'est pas prévue avant le milieu de la décennie 2020 (évaluation 2014). Le projet fait partie du programme Exoplanet Exploration (ExEP) qui mobilise également le télescope spatial Kepler et l'interféromètre LBTI du télescope terrestre Large Binocular Telescope[4].

Objectifs scientifiques[modifier | modifier le code]

WFIRST doit remplir trois objectifs principaux[1] :

  • la détermination de la nature de l'énergie sombre. Ce composant représentant les trois quart de la masse/énergie de l'univers a été découvert à la fin des années 1990. En 2014 sa nature reste une des principales énigmes dans le domaine de la cosmologie. WFIRST doit tenter aux principales interrogations associées à l'énergie sombre : est ce que celle-ci varie dans le temps ? est ce qu'elle nécessite une modification des la Théorie générale de la Relativité d'Einstein ? Pour y répondre le télescope spatial va utiliser trois techniques pour déterminer le taux d'expansion de l'univers à travers les ages et le taux d'accroissement des grandes structures (galaxies, groupes de galaxies). Ces méthodes sont la mesure des oscillations acoustiques des baryons, la mesure des distances des supernovae de type Ia et l'étude des lentilles gravitationnelles faibles
  • WFIRST doit effectuer un recensement des exoplanètes en exploitant le phénomène de la Lentille gravitationnelle faible. Celle-ci exploite le fait que la lumière d'une étoile est magnifiée (du fait de la courbure du rayonnement émis sous l'effet de la gravité) lorsqu'une étoile plus proche passe devant elle. Si cette dernière étoile comporte un cortège de planètes, le passe de chacune d'entre elles devant l'étoile en arrière plan entraine également une magnification proportionnelle à sa masse. Cette technique permet de mesurer la masse et la distance à leur étoile de planètes de petite masse (à partir d'un dixième de la taille de la Terre) dans la mesure où elles se situent à plus de 0,5 Unités Astronomiques de leur étoile.
  • WFIRST doit permettre d'effectuer une étude systématique et détaillée (images et spectres électromagnétiques) des sources d'infrarouge proche dans la Voie Lactée ainsi que des objets célestes présents au tout début de l'univers. Cet objectif doit être rempli en exploitant les observations effectuées pour remplir les deux premiers objectifs complétés par des programmes d'étude consacrés à ce sujet.

Caractéristiques techniques[modifier | modifier le code]

Les caractéristiques du projet ont fortement évolué au cours de la phase d'étude. Les caractéristiques fournies correspondent à la version AFTA intégrant le miroir de 2,4 mètres de diamètre décrite dans le rapport publié en mai 2013. WFIRST a une masse estimée à 7,5 tonnes dont 1,8 tonnes pour le télescope, et 700 kg d'instrumentation. Trois tonnes d'ergols liquides (Méthylhydrazine et Peroxyde d'azote) sont emportés pour circulariser l'orbite (delta-V de 1 580 m/s) et effectuer les corrections d'orbite durant la mission (~30 m/s). Le satellite est stabilisé trois axes et utilise des roues de réactions pour contrôler son orientation qui doit permettre une précision de pointage de 3 secondes d'arc[5].

Charge utile[modifier | modifier le code]

Le télescope est de type Ritchey-Chrétien. Il utilise un miroir primaire de 2,4 m de diamètre dont la fabrication est en 2014 achevée. Le rayonnement observé est le proche infrarouge jusqu'à 2 microns. Un mécanisme permet de modifier la position du miroir secondaire avec 6 degrés de liberté pour ajuster son alignement en orbite et effectuer la mise au point fine[6]. Le télescope alimente un instrument à grand champ WFI (Wide Field Instrument) et, si son développement est confirmé, un coronographe. L'instrument grand champ comprend[7] :

  • un canal grand champ. Sept filtres couvrent les longueurs d'ondes comprises entre 0,76 à 2 microns. Le champ optique est de 0,281 deg2 et chaque pixel représente 0,11 secondes d'arc : l'image est fournie par 18 détecteurs SGA de 16 mégapixels réalisés en tellurure de mercure-cadmium.
  • un canal pour la spectroscopie IFU (Integral Field Unit) couvrant les longueurs d'ondes comprises entre 1,35 et 1,95 microns. Le résolution spectrale est de 660 à 800.

Déroulement de la mission[modifier | modifier le code]

Il est prévu que la mission primaire ait une durée de 5 ans (6 ans si le coronographe est installé). WFIRST doit être placé sur une orbite géosynchrone au niveau de la longitude 105° Ouest avec une inclinaison de 28,5°. Une orbite autour du point de Lagrange L2 n'est toutefois pas exclue[8].

Notes et références[modifier | modifier le code]

Notes[modifier | modifier le code]


Références[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • (en) D. Spergel et al., Wide-Field InfraRed Survey Telescope-Astrophysics Focused Telescope Assets WFIRST-AFTA Final Report,‎ 23 mai 2013, 190 p. (lire en ligne)

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Sites externes[modifier | modifier le code]