SPHEREx

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Données générales
Organisation Drapeau des États-Unis NASA
Constructeur Drapeau des États-Unis Ball Aerospace
Programme Explorer
Domaine Cosmologie
Type de mission Télescope spatial
Statut développement
Lancement 2023
Durée de vie > 25 mois
Caractéristiques techniques
Masse au lancement 178 kg
Masse instruments 69 kg
Contrôle d'attitude Stabilisé 3 axes
Source d'énergie Panneaux solaires
Orbite
Orbite Orbite polaire
Altitude 700 kilomètres
Télescope
Diamètre 20 cm
Champ 3,5 x 7°
Longueur d'onde Proche Infrarouge (0,75-5 microns)
Principaux instruments
x Spectrophotomètre

SPHEREx (acronyme de Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer) est un petit télescope spatial infrarouge développé par la NASA qui doit être placé en orbite vers 2022. Équipé d'un spectrophotomètre il doit effectuer un relevé de l'ensemble du ciel dans 96 longueurs d'ondes en proche infrarouge (0,75-5 microns). Ces données devraient permettre d'apporter des informations importantes sur l'inflation cosmique, événement du début de notre univers, et plus particulièrement sur les mécanismes ayant abouti à la formation des structures (galaxies, amas de galaxies,...). La mission a été sélectionnée en février 2019 à la suite d'un appel à propositions du programme Explorer. Concourant comme mission à coût moyen MIDEX (Medium-class Explorer), son coût est plafonné à 242 millions US$.

Historique[modifier | modifier le code]

La NASA lance en 2015 un appel à propositions pour son programme Explorer (programme rassemblant des missions scientifiques à faible coût). SPHEREx est une des trois missions finalistes sélectionnées le 30 juillet dans la catégorie SMEX (catégorie de mission Explorer à coût plafonné à 125 millions US$). SPHEREx est proposé par James Bock chercheur au California Institute of Technology. Un budget de 1 million US$ est alloué par la NASA pour permettre au projet de détailler les spécifications de la mission[1]. Mais en janvier 2017, la NASA annonce qu'elle a sélectionné le projet Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE)[2].

Entre temps le projet SPHEREx, en partie remanié[3], est de nouveau été proposé fin 2016 en réponse à l'appel à propositions pour une mission MIDEX (budget plafonné 250 millions US$) du programme Explorer de la NASA. Il est un des trois finalistes retenus en août 2017 avec FINESSE et Arcus. Une étude d'une durée de 9 mois financée par l'agence spatiale américaine est alors lancée pour détailler les spécifications de la mission.[4].

Le la NASA annonce la sélection du projet SPHEREx en février 2019. Le responsable de la mission (Principal Investigator) est James Bock du California Institute of Technology. Cette institution est chargée de mettre au point la charge utile avec le Jet Propulsion Laboratory. L'Institut d'astronomie et des sciences spatiales de Corée (Daejon) doit également participer aux tests et à l'analyse des données scientifiques. La société Ball Aerospace de Broomfield (Ontario) fournit la plateforme du satellite et prend en charge le montage final[5],[6].

Objectifs[modifier | modifier le code]

Performances attendues (MEV maximum attendu, CBE estimation maximale).

L'objectif principal de SPHEREx est de tester un des aspects de la théorie de l'inflation cosmique, événement à l'origine de notre univers qui s'est produit il y a 13,8 milliards d'années immédiatement après le Big Bang. Cet événement est le point de départ de la création des grandes structures telles que les galaxies, les amas de galaxies,… Selon la principale théorie en vigueur ces structures résultent de très petites fluctuations des caractéristiques de la matière avant l'inflation cosmique qui auraient été distribuées selon un champ gaussien aléatoire. En observant des centaines de millions de galaxies de l'univers observable en infrarouge proche, SPHEREx permettra de dresser une carte tridimensionnelle de la distribution de ces grandes structures qui devraient être le reflet de cette origine. Pour réaliser cet objectif SPHEREx réalisera des images de l'ensemble du ciel en 6 mois. La mission d'une durée de 2 ans doit permettre de réaliser plus de 4 images complètes du ciel[7].

Du fait de la stratégie d'observation de SPHEREx les régions du ciel situées aux pôles de l'écliptique seront observées de manière beaucoup plus approfondie. Les données recueillies au niveau de ces parties du ciel doivent permettre, en soustrayant la lumière issue des galaxies identifiées, de déterminer la quantité de lumière d'arrière-plan extragalactique. Celle-ci est produite par des sources non visibles : galaxies naines, étoiles éjectées de leurs galaxies, ... Par le biais de ces informations, SPHEREx fournira un nouvel éclairage sur l'origine et la formation des galaxies[7].

SPHEREx va multiplier par 100 le nombre de spectres électromagnétiques dans la fréquence de l'eau portant sur les nuages moléculaires, les objets stellaires jeunes et disques protoplanétaires. Ces données permettront de résoudre des questions anciennes sur la quantité et l'évolution des molécules biogènes (H2O, CO, CO2 et CH3OH) à travers toutes les phases de la formation d'une étoile et de ses planètes[7].

Caractéristiques techniques[modifier | modifier le code]

SPHEREx est un mini-satellite de 178 kilogrammes stabilisé 3 axes. L'énergie est fournie par des panneaux solaires. Le refroidissement des capteurs et de l'optique est uniquement passif. L'optique et les capteurs 2,5 microns sont maintenus à une température de 80 kelvins tandis que les capteurs de 5,3 microns sont refroidis à 55 kelvins. Le système de refroidissement est uniquement passif et consiste en trois ailettes superposées qui donnent son aspect extérieur le plus remarquable au satellite. Par ailleurs l'orientation du satellite est fixée de manière que le Soleil ne frappe jamais le télescope[8].

Instrument[modifier | modifier le code]

L'unique instrument est un télescope disposant d'une ouverture de 20 centimètres dont le tube est entièrement en aluminium. Le champ de vue est de 11° x 3,5°. Les capteurs au tellurure de mercure-cadmium situés au plan focal fournissent une série d'images de l'ensemble du ciel en proche infrarouge (0,75-5 microns) dans 96 bandes spectrales. Pour remplir les objectifs de la mission le faisceau lumineux, subdivisé par un filtre dichroïque, vient illuminer trois capteurs de 4 mégapixels pour les ondes courtes et trois capteurs de même taille pour les ondes longues. Chaque capteur est recouvert par un filtre variable linéaire qui sélectionne une bande spectrale étroite dont la valeur varie selon un des deux axes du capteur. En faisant défiler le ciel dans le champ de vue du télescope le télescope produit les différentes images de celui-ci dans 96 bandes spectrales. La résolution spatiale est de 6 secondes d'arc. La résolution spectrale est de 41,5 dans les longueurs d'ondes comprises entre 0,75 et 4,1 microns et de 150 dans les longueurs d'ondes comprises entre 4,1 et 5 microns. La sensibilité du détecteur permet d'observer les objets ayant une magnitude apparente de 18,4 AN ou plus pour la longueurs d'ondes de 2 microns. La masse de l'instrument est de 74,5 kg[8].

Déroulement de la mission[modifier | modifier le code]

SPHEREx doit être placé sur une orbite polaire terrestre à une altitude de 700 km au début de l'année 2023. La mission primaire doit durer 2 ans avec une fin programmée en 2023. La date de son lancement lui permettra d'exploiter les résultats fournis par les télescopes spatiaux JWST, TESS et eROSITA. Il fournira également des sujets d'étude détaillée aux télescopes JWST, SOFIA et au radiotélescope ALMA ainsi qu'aux futures missions WFIRST et PLATO[7].

Références[modifier | modifier le code]

  1. (en) « NASA Selects Proposals to Study Neutron Stars, Black Holes and More », NASA, .
  2. (en) Jeff Foust, « NASA selects X-ray astronomy mission », sur spacenews.com, .
  3. (en) « SPHEREx - News », sur SPHEREx, California Institute of Technology (consulté le 18 février 2019).
  4. (en) « NASA Selects Proposals to Study Galaxies, Stars, Planets », sur NASA, .
  5. (en) « NASA Selects New Mission to Explore Origins of Universe », NASA, .
  6. (en) Stephen Clark, « NASA selects mission to probe the history of galaxies », sur spaceflightnow.com, .
  7. a b c et d (en) « SPHEREx - Science », sur SphereX, California Institute of Technology (consulté le 18 février 2019).
  8. a et b (en) « Instrument », sur SPHEREx, California Institute of Technology (consulté le 15 février 2019).

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • (en) Olivier Doré, Michael W. Werner Werner, Matt Ashby et al., « Science Impacts of the SPHEREx All-Sky Optical to Near-Infrared Spectral Survey : Report of a Community Workshop Examining Extragalactic, Galactic, Stellar and Planetary Science », x,‎ , p. 1-84 (lire en ligne) — article sur les aspects scientifiques de la mission

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Sites externes[modifier | modifier le code]