Pendant que vous admirez James Webb, on construit déjà les télescopes du futur

« Nous voulons un lancement d’ici 2041, mais nous allons essayer d’aller plus vite. » C’est une déclaration de Jason Tumlinson, astronome au Space Telescope Science Institute à Baltimore, qui évoquait le 11 janvier 2023 un projet baptisé pour l’instant « Habitable Worlds Observatory ». Ce télescope pourrait trouver des mondes semblables à la Terre. Il commence déjà à être pensé et financé, alors même qu’il faudra attendre près de trente ans, dans le meilleur des cas, pour le voir décoller.

Des périodes qui semblent excessivement longues pour un regard extérieur. Comment se projeter aussi loin, surtout dans un monde où la technologie évolue aussi rapidement et où nul ne pourra dire de quoi seront faits les engins spatiaux dans dix ou quinze ans ?

C’est pourtant le lot de chaque mission spatiale un peu ambitieuse. Le télescope spatial James Webb a été initié en tant que projet en 1989, alors que l’URSS existait encore et que la France venait de découvrir Roch Voisine ! 

Prévoir l’évolution de la technologie

« Nous savons que ces développements sont très longs, raconte à Numerama Alexandre Santerne, astronome au laboratoire d’astrophysique de Marseille. Il y a bien souvent des verrous technologiques à faire sauter, il faut savoir prévoir comment la technologie va évoluer. »

Le chercheur français travaille sur un télescope nommé PLATO, qui doit décoller à la fin de l’année 2026, pour aller découvrir des exoplanètes similaires à la Terre. Successeur philosophique de Kepler, télescope de la Nasa lancé en 2009 pour trouver des exoplanètes, PLATO a le même objectif, même si cela a beaucoup changé au fur et à mesure du développement. « La première fois que l’idée a été évoquée, c’était dans les années 1990, mais on ne parlait même pas d’exoplanètes ! La mission a évolué sur ses objectifs depuis, mais la technologie est restée à peu près la même : il s’agissait d’observer un grand nombre d’étoiles brillantes, et de fournir des données très régulièrement. »

Pour PLATO, le défi était surtout de transmettre une très grande quantité de données, car la mission vise à détecter des exoplanètes par la méthode des transits. Cette technique a fait ses preuves, l’idée étant de voir la planète passer devant son étoile. Mais, cela reste compliqué, car il faut trouver une étoile avec une planète dont le plan est proche de celui de la Terre, et qui passe devant au moment où l’observateur est là pour assister à l’événement. Autrement dit, pour avoir des chances de succès, il faut observer un grand nombre d’étoiles, et en permanence pour être sûr de ne rien rater.

« À la fin de la mission, nous atteindrons environ 1 petabyte (1 million de gigabyte, ndlr) de données, précise Alexandre Santerne. Mais, quand cette contrainte est arrivée sur la table en 2006, nous étions confiants sur le fait que l’informatique allait continuer à évoluer rapidement, et que cette quantité pourrait être traitée. »

L’histoire a donné raison aux chercheurs du passé puisque le Big Data autorise aujourd’hui la transmission d’autant d’informations.

Inventer les télescopes de demain, aujourd’hui

Cela peut être plus délicat lorsque les engins en question réclament des technologies qui n’existent pas encore. Par exemple, le télescope Planck lancé en 2009 avait nécessité le lancement de nombreuses études pour trouver un moyen de refroidir ses capteurs à 0,1 degrés Kelvin, soit le point le plus froid jamais atteint dans l’Univers connu !

C’est le cas aussi pour le fameux Habitable Worlds Observatory de la Nasa. Le futur télescope s’inspire notamment de ce qui est fait en ce moment avec James Webb et ses miroirs segmentés qui se sont parfaitement déployés. Les chercheurs comptent aussi le rendre compatible avec les services satellites pour pouvoir faire des mises à jour logicielles une fois l’engin parti. Les ingénieurs, de leur côté, prévoient des marges pour le design, en attendant d’éventuels progrès techniques qui mèneront à l’utilisation de formes ou de matériaux différents.

Dans l’idée, avant de se lancer dans une telle mission, les chercheurs doivent prouver que ce qu’ils prétendent sera possible d’ici au lancement. Pour le Habitable Worlds Observatory, les bienfaits des miroirs à la James Webb ont montré que cette technologie pouvait être viable pour des observations encore plus ambitieuses. Pour Kepler, il a fallu montrer qu’il était possible de mesurer avec précision la luminosité des étoiles, puis qu’une planète de la taille de la Terre était détectable. Ce n’est qu’après que la mission a pu être bel et bien validée.

« De notre côté, nous regardons beaucoup ce que fait Kepler, précise Alexandre Santerne. Les deux engins ont beaucoup en commun, Kepler a débroussaillé le secteur. Notre ambition est de faire une meilleure mission sur tous les plans, pour aller plus loin. »

Ainsi, PLATO a pris une direction légèrement différente de son aîné : Kepler était spécialisé sur les étoiles lointaines et peu brillantes, PLATO va chercher les astres les plus lumineux du secteur. Kepler voyait loin, mais avec un champ de vue de 10 degrés, PLATO vise un champ cinq fois plus étendu pour maximiser les chances d’observer un transit.

Du côté de la Nasa, après le Habitable Worlds Observatory, l’agence regarde aussi pour les télescopes spécialisés dans l’infrarouge et les rayons X… Avec une date de rendu pour 2050 !