Découvrez le « télescope spatial du système solaire » : pourquoi la NASA doit construire un « nouveau Hubble » pour garder un œil sur les planètes, les comètes et plus encore

Cela fait presque 32 ans que la navette spatiale Discovery a mis en orbite terrestre le télescope spatial Hubble.

Depuis lors, la lunette de la taille d’un autobus scolaire a voyagé autour de la Terre à 17 000 mph pour observer les nébuleuses lointaines, les galaxies et, occasionnellement, les objets de son propre système solaire.

En fait, Hubble n’a jusqu’à présent passé que 6% de son temps à étudier les cibles du système solaire au cours de sa vie.

Malgré cela, Hubble est d’une importance cruciale pour les scientifiques planétaires d’une manière que le nouveau télescope spatial James Webb (JWST) ne pourra jamais être.

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Hubble renvoie chaque année des images des planètes géantes, en particulier Jupiter et Saturne, dans le cadre de son programme Outer Planets Atmospheres Legacy (OPAL) afin que les scientifiques puissent rechercher des changements dans leurs tempêtes, leurs vents et leurs nuages.

En ce qui concerne les nombreux corps plus petits du système solaire externe, les astronomes disposent déjà de peu de temps pour les étudier à l’aide de Hubble.

Les regards une fois par an ne sont pas beaucoup, et en plus, Hubble entre dans la vieillesse (et commence à échouer). Le nouveau JWST étudiera quelques Cibles du système solaire – telles que la “Grande tache rouge” de Jupiter – mais il fonctionnera principalement dans l’infrarouge et sera donc largement concentré sur l’espace lointain. C’est principalement pour l’astrophysique, pas pour la science planétaire.

Quoi qu’il en soit, il pourrait bientôt n’y avoir aucun «œil sur le ciel» capable de nous envoyer des images des planètes, des comètes, des astéroïdes – et de faire de nouvelles découvertes.

Imaginez ce que les scientifiques planétaires pourraient faire avec un télescope formé sur des objets du système solaire 100% du temps.

Est-il temps pour un télescope spatial dédié au système solaire (SSST) ?

Qu’est-ce que le télescope spatial du système solaire ?

C’est un grand télescope spatial de classe moyenne dédié à la science planétaire et à l’observation de cibles à travers l’ensemble du système solaire. Nous parlons d’observations à haute résolution et à haute sensibilité dans les longueurs d’onde visibles et ultraviolettes.

C’est actuellement possible depuis Hubble, mais pas Webb, qui voit principalement dans l’infrarouge.

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Tout est détaillé dans un livre blanc actuellement envisagé dans le cadre du prochain Decadal Survey for Planetary Science and Astrobiology, un rapport compilé par la National Academy of Sciences qui définira les priorités de la NASA pour les 10 prochaines années. Il sera publié le 19 avril 2022.

Les auteurs souhaitent que le SSST soit considéré comme l’une des missions New Frontiers de la NASA, qui coûtent généralement moins d’un milliard de dollars. Le SSST est estimé à 815 millions de dollars.

Pourquoi avons-nous besoin d’un télescope spatial du système solaire ?

Pour aider les astronomes à comprendre les phénomènes dépendant du temps dans notre système solaire – tels que les changements saisonniers sur les planètes, les tempêtes de poussière et même les rares frappes de comètes – ainsi qu’une étude détaillée (et une chasse à d’autres) corps mineurs à travers le système solaire.

“Ce qui est intéressant avec les cibles du système solaire, c’est qu’elles évoluent à l’échelle humaine – très rapidement – parfois sur une base quotidienne, mais certainement sur une base annuelle”, a déclaré Kunio Sayanagi de l’Université de Hampton, en Virginie, qui a co-écrit le proposition pour le SSST. “Le programme OPAL de Hubble a capturé une bonne vue de Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune une fois par an pour voir les changements.”

Bien sûr, Juno à Jupiter et Cassini à Saturne ont pris des images à bien plus haute résolution pendant la durée de vie de Hubble, mais de telles missions ne durent pas longtemps.

Un télescope spatial du système solaire pourrait étudier :

  • Activité volcanique sur Vénus et Titan, une grande lune de Saturne.
  • Cherchez de la vapeur d’eau sur les lunes d’Uranus (Miranda et Ariel), la lune massive Triton de Neptune et Pluton.
  • Les surfaces changeantes d’Encelade, une lune de Saturne, et Io, une lune volcanique de Jupiter.
  • Étudiez les chevaux de Troie de Jupiter, les satellites irréguliers, les centaures et les objets de la ceinture de Kuiper (KBO).

Pourquoi ne pouvons-nous pas utiliser le télescope spatial Webb ?

Webb est incroyable. Il a un miroir de 6,6 mètres – comparé au miroir de 2,4 mètres du télescope spatial Hubble – ce qui signifie six fois plus de puissance de collecte.

Cependant, nous ne devrions pas comparer Webb à Hubble.

Alors que ce dernier regarde l’Univers principalement en lumière visible, Webb est un télescope infrarouge. La sensibilité de Webb à la lumière infrarouge signifie qu’il sera capable de voir la lumière des premières étoiles – 300 fois plus massives que le Soleil – et des galaxies les plus anciennes et les plus faibles.

“JWST n’est pas un successeur au sens strict où il continuerait l’une des mesures effectuées par Hubble”, a déclaré le Dr. Cindy L. Young, chercheuse en sciences physiques au centre de recherche Langley de la NASA à Hampton, en Virginie. Après tout, il y a un petit chevauchement dans la gamme de longueurs d’onde. La couverture de longueur d’onde la plus courte de JWST est de 700 nanomètres tandis que Hubble descend à près de 200 nanomètres. Donc, en termes de longueur d’onde, JWST n’est pas une continuation de Hubble. “Pour les mesures de la lumière UV qui sont si essentielles pour découvrir le phénomène temporellement dynamique dans le système solaire, nous avons besoin de missions à haute fréquence et de longue durée”, a déclaré Young.

En bref, JWST n’est tout simplement pas conçu pour l’astronomie planétaire, mais pour répondre aux questions d’astrophysique. De plus, il n’aura pas de temps à perdre. “L’utilisation d’actifs astrophysiques pour la science du système solaire est importante, mais ne peut pas répondre pleinement à la science décrite ici, étant donné le nombre et la nature variable dans le temps des cibles du système solaire”, lit-on dans l’article. JWST est pour la science du “premier regard”, comme Hubble l’est généralement – aucun des télescopes n’est destiné à regarder des objets plus d’une fois.

Cependant, tant que cela durera, Hubble restera très précieux pour les scientifiques planétaires jusqu’à ce qu’un successeur – en termes de longueurs d’onde UV – arrive.

Cue le SSST.

Quelle serait la taille du télescope spatial du système solaire ?

Nous parlons d’un télescope de 10 mètres. Bien qu’il soit conçu pour être différent du JWST, le SSST s’appuie à certains égards sur les technologies développées pour le JWST. Sauf qu’il peut être beaucoup moins sensible – car les objets du système solaire sont généralement brillants – il utilise donc une conception d’ouverture clairsemée pour obtenir une image vraiment nette et détaillée. Il n’y a pas non plus besoin d’un pare-soleil. “Nous espérons qu’il sera moins cher afin qu’il puisse être construit plus rapidement”, a déclaré Sayanagi.

Le SSST est construit sur le concept du télescope à ouverture multiple assemblé dans l’espace à haute résolution angulaire Caroline Herschel (CHARISMA).

Que pourrait faire un télescope spatial du système solaire ?

Il pourrait réagir aux événements sur des cibles en évolution rapide.

Prenez Europe, l’une des plus grandes lunes de Jupiter, qui est une cible de choix pour l’astrobiologie. “Hubble a regardé l’Europe à plusieurs reprises et cela semble différent à chaque fois, mais il y a eu des signes alléchants indiquant qu’il crache de l’eau dans l’espace”, a déclaré Sayanagi. Cependant, Hubble est à peine assez sensible pour renvoyer un signal intéressant. “Si nous pouvions regarder l’Europe plus souvent, nous pourrions voir à quelle fréquence ses panaches se produisent, où ils se produisent à la surface, et voir s’ils sont associés à des caractéristiques géologiques intéressantes à sa surface.”

Un autre domaine prêt à être exploré par un télescope spatial qui est largement négligé est celui des petits corps froids et sombres du système solaire externe, que JWST peut localiser, mais n’aura pas le temps de caractériser correctement. Certains de ces petits corps connus de la science ont des anneaux qui n’ont jamais été étudiés – et n’oubliez pas les systèmes d’anneaux de Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune.

Il existe de nombreuses autres utilisations d’un SSST, telles que les aurores et les systèmes météorologiques sur les planètes, ainsi que les études d’astéroïdes et de comètes.

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Pourquoi Vénus est l’exemple parfait de la raison pour laquelle nous avons besoin d’un télescope spatial du système solaire

Ensuite, il y a Vénus et Titan, la lune de Saturne. “Le jury ne sait toujours pas s’il y a du volcanisme actif sur Vénus, donc avoir plus de temps pour le cibler nous aiderait à répondre à cette question”, a déclaré Sayanagi. La façon dont l’énergie se déplace autour de Vénus est importante pour que les scientifiques fassent des parallèles avec le temps de la Terre ainsi qu’avec les atmosphères des exoplanètes. Mais combien de temps JWST peut-il regarder Vénus et Titan pour voir à quelle vitesse leurs nuages ​​se déplacent, et donc mesurer la vitesse de leurs vents ?

Jamais!

Dans le cas de Vénus, il s’agit en fait d’un problème beaucoup plus fondamental que le temps d’observation pur, car JWST peut jamais regardez n’importe où près de Vénus. En règle générale, Hubble ne regarde pas non plus Vénus – elle est généralement beaucoup trop proche du Soleil.

“Regarder vers le Soleil est une activité dangereuse pour les télescopes, vous devez donc intégrer une capacité spéciale”, a déclaré Young, suggérant un déflecteur optique soigneusement conçu qui permettra au SSST de regarder Vénus et toute autre chose à moins de 30º du Soleil.

Le télescope spatial Hubble a été magnifique, mais appeler JWST son successeur est une erreur. Il y a sur le point d’avoir un énorme fossé dans nos capacités à étudier ce qui se passe dans notre propre système solaire qui ne peut être résolu qu’en lançant un télescope spatial dédié à la science planétaire.

Je vous souhaite un ciel clair et de grands yeux.

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