Hubble Space Telescope
par Nicolas Rosseels
publié le 03 novembre 2002, mis à jour le 26 avril 2005
Le télescope Hubble (HST) est le premier satellite du NASA's Great Observatories Program. Il a été conçu pour faire des observations dans le domaine de la lumière visible et dans une partie des bandes ultraviolettes et infrarouges.
Grâce à son orbite basse et à sa structure modulaire, il peut être récupéré par les navettes américaines pour remplacer des pièces défectueuses ou obsolètes. Jusqu'à présent, quatre missions de maintenance ont été effectuées.
La mission du HST a été divisée en trois phases : la première a servi à vérifier que tous les systèmes du satellite fonctionnaient, la seconde a permis de tester les instruments scientifiques et la dernière est la phase d'observation.
Masse: 11.600 kg
Développement: NASA, ESA
Date de lancement: 25 Avril 1990
Lieu de lancement: Cape Canaveral
Lanceur: Discovery (STS-31)
Objectifs
- Permettre aux scientifiques de disposer d'équipements d'observation en permanence dans l'espace.
- Étudier la composition et les caractéristiques physiques et dynamiques d'objets célestes.
- Étudier l'histoire et l'évolution de l'univers.
- Étudier la formation, la structure et l'évolution des étoiles et des galaxies.
Orbite
Hubble tourne autour de la Terre sur une orbite basse (environ 600 kilomètres d'altitude), inclinée d'un angle de 28,5 degrés par rapport à l'équateur. Il fait une révolution toutes les 97 minutes à une vitesse de 27.200 km/h.
A une telle altitude, le HST se trouve toujours dans la haute atmosphère. Il est donc soumis aux forces de frottements avec l'air, ce qui a pour effet de lui faire perdre progressivement de l'altitude. Hubble ne disposant pas de propulseur, les corrections d'altitudes doivent être effectuées par la navette lors des missions de maintenance.
Caractéristiques techniques
Structure
La structure d'Hubble a été conçue pour résister aux conditions extrêmes que le télescope doit rencontrer tout au long de sa vie. Des couvertures multi-couches (MLI - MultiLayered Insulation) le protègent des variations de température importantes. En dessous de ces couvertures se trouve une structure légère en aluminium qui protège les instruments. Le système optique est maintenu par une structure en graphite extrêmement solide qui résiste à la dilatation et à la contraction lorsque des variations de température se produisent.
Alimentation électrique
Les deux panneaux solaires mobiles du satellite fournissent une puissance électrique totale de 5.000 Watts. Cette énergie peut être directement utilisée par les différents instruments ou être stockée dans les deux batteries. L'énergie stockée est utilisée lors des périodes où Hubble se trouve dans la zone d'ombre derrière la Terre. Complètement chargées, ces batteries peuvent alimenter le télescope pendant plus de 7 heures (temps correspondant environ à cinq orbites).
Communications
Hubble doit pouvoir envoyer et recevoir une grande quantité de données aux équipes au sol. Il est pour cela équipé de quatre antennes radio. Les communications sont transmises par l'intermédiaire des cinq satellites du TDRSS (Tracking and Data Relay Satellite System). Pour permettre un contact avec les stations au sol, le HST doit avoir au moins un de ces cinq satellites en vue. Lorsqu'aucun satellite n'est visible, les observations sont enregistrées pour être retransmises plus tard.
Système de pointage
Le PCS (Pointing Control System – Système de contrôle de pointage) permet à Hubble de pointer vers les objets à observer. Il peut rester bloqué sur une même cible pendant 24 heures (avec une précision de 0,01 seconde d'arc).
Le HST dispose de différents capteurs qui lui servent à s'orienter. Deux capteurs lui permettent de détecter le Soleil, six autres observent les étoiles afin de s'orienter par rapport à celles-ci, différents gyroscopes mesurent les mouvements par rapport à un axe particulier et un dernier capteur détermine sa position dans le champ magnétique terrestre.
Pour ajuster son orientation, Hubble est équipé de quatre roues à réaction (roues qui donnent un mouvement de rotation).
Système de commande et de gestion de données
Hubble est équipé de deux processeurs principaux. Le premier gère les communications entre les instruments et le système de communication ; le second contrôle le système de positionnement et d'orientation du télescope. Chaque instrument comporte, également, ses propres microprocesseurs.
Système Optique
Hubble est un télescope de la formule Ritchey-Chrétien. Sa position au dessus de l'atmosphère lui permet d'obtenir une qualité d'image largement supérieure à celle des télescopes terrestres.
La lumière qui entre dans le télescope est réfléchie une première fois par le miroir principal (2,4 mètres de diamètre) et ensuite par le miroir secondaire avant d'être capturée par les différents instruments scientifiques.
La forme de ces miroirs est extrêmement précise (en théorie, elle ne diffère d'une courbe parfaite que de quelques centièmes de microns). Malheureusement, après le déploiement, les scientifiques se sont vite rendus compte que le miroir principal n'avait pas une forme parfaite. Il a donc fallu corriger cette erreur en intercalant des miroirs correcteurs entre le miroir secondaire et les instruments.
Instruments scientifiques
WFPC2 - Wide Field and Planetary Camera 2
C'est le principal appareil pour capturer les images. Il peut être utilisé pour observer quasiment n'importe quelle cible. Installé lors de la première mission de maintenance, il est beaucoup plus performant dans l'ultraviolet que son prédécesseur (WFPC).
ACS - Advanced Camera for Surveys
Cet instrument a été installé lors de la troisième mission de maintenance. Il est utilisé, notamment, pour observer le climat sur les autres planètes du système solaire et pour étudier la nature des galaxies.
NICMOS - Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer
Le NICMOS est un spectromètre. Sa visibilité dans le domaine de la lumière infrarouge permet d'observer des objets cachés derrière des nuages de gaz ou de poussière.
STIS - Space Telescope Imaging Spectrograph
Cet appareil (spectrographe) permet de séparer la lumière qu'il reçoit en différentes composantes. Installé lors de la deuxième mission de maintenance, il permet de récolter beaucoup plus d'informations que ses deux prédécesseurs (le FOS - The Faint Object Spectrograph et le GHRS - The Goddard High Resolution Spectrograph).
COSTAR - (Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement)
Cet instrument a été installé lors de la première mission de maintenance. Il se compose de cinq miroirs correcteurs afin de corriger l'erreur du miroir principal.
24–29 Avril 1990
Le HST est déployé lors de la mission STS-31 de la navette spatiale américaine Discovery.
Les images du télescope sont floues, la mise au point ne se fait pas correctement. C'est, en réalité, la forme du grand miroir (2,4 mètres) qui n'est pas parfaite. Il y a une erreur d'environ 2,2 microns sur le bord extérieur du miroir.
2-13 Décembre 1993
Première mission de maintenance. L'équipage de la mission STS-61/SM1, installe le COSTAR. D'autres instruments sont également installés ou remplacés.
Juin 1994
La NASA publie une photo de la nébuleuse d'Orion qui confirme la naissance de planètes autour de nouvelles étoiles.
11-21 Février 1997
Deuxième mission de maintenance (STS-82/SM2). De nouveaux instruments sont installés pour élargir la bande de fréquences (principalement dans l'infrarouge) que le télescope peut observer.
Octobre 1997
La NASA décide d'étendre la mission d'Hubble jusqu'en 2010 (Elle devait initialement se terminer en 2005).
13 Novembre 1999
Un quatrième gyroscope de Hubble (qui en compte six) tombe en panne. Or, le HST en nécessite au moins trois pour pourvoir continuer les observations.
19-27 Décembre 1999
Première partie de la troisième mission de maintenance (STS-103/SM3A). Cette troisième mission a été divisée en deux parties afin de pouvoir réparer les gyroscopes le plus rapidement possible et permettre à Hubble de reprendre ses observations.
1-12 Mars 2002
Nouvelle mission de maintenance (STS-110/SM3B, deuxième partie de la troisième mission de maintenance). Lors de cette mission, l'ACS a été installé.
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