Avec son miroir segmenté de 6,5 mètres de diamètre, le télescope James-Webb devrait bientôt être lancé dans l'espace. La segmentation des miroirs s'annonce comme indispensable à l'avenir, sur de futurs télescopes spatiaux comme terrestres.

C’est un observateur céleste particulièrement attendu des astronomes : le télescope spatial James-Webb (ou JWST pour James Webb Space Telescope, en anglais) devrait normalement être lancé avant la fin de l’année 2021. Cette installation, développée principalement par la Nasa, a été conçue comme le prochain grand télescope spatial destiné à succéder à Hubble. Avec le JWST, les astronomes pourront observer jusque dans l’infrarouge moyen, en quête de la lumière des premières galaxies apparues dans l’Univers.

Plus grand que Hubble

Qualifier l’observatoire de grand n’est pas que symbolique : le bouclier thermique mesure environ 22 mètres sur 12, soit à peu près la taille d’un court de tennis. Le miroir est également bien plus imposant : alors que celui de Hubble fait environ 2,4 mètres de diamètre, celui du télescope James-Webb est estimé à 6,5 mètres de diamètre.

« Le JWST est plus grand que Hubble, tout d’abord pour avoir plus de photons. Par ailleurs, la résolution dans nos images dépend de la longueur d’onde et de la taille du télescope. Là, la longueur d’onde est augmentée : Hubble observe dans le visible et le proche-infrarouge, avec le James-Webb on passe en proche infrarouge et infrarouge moyen », résume Lucie Leboulleux, de l’Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble, auprès de Numerama.

Taille des miroirs du télescope Hubble et du télescope James Webb comparée. // Source : Wikimedia/CC/NASA

Le premier télescope segmenté dans l’espace

L’immense miroir du JWST n’est pas seulement atypique en raison de sa couleur dorée (il est recouvert de poussière d’or pour bien refléter l’infrarouge). « Le miroir est composé de plusieurs morceaux. On dit qu’il est segmenté », complète la scientifique — par opposition aux miroirs dits monolithiques, constitués d’un seul morceau. Le miroir du télescope spatial James-Webb comporte 18 segments de forme hexagonale, de 1,32 mètre de diamètre chacun. La raison de ce choix est logistique, car il aurait techniquement été possible de construire le miroir du JWST en un seul bloc.

Cependant, il serait impossible de faire entrer un aussi grand miroir dans la fusée qui doit lancer le télescope James-Webb. La segmentation va permettre de l’installer plié à l’intérieur du lanceur. « C’est la première fois qu’on va envoyer un télescope segmenté dans l’espace », précise Lucie Leboulleux.

Cette segmentation des miroirs semble inéluctable pour l’avenir des télescopes spatiaux, car ils seront vraisemblablement de plus en plus imposants. Et cette manière de concevoir des miroirs géants n’est pas propre qu’aux observatoires spatiaux : elle s’avère aussi très prometteuse pour l’avenir des observations depuis la surface terrestre, car, comme l’explique la scientifique, « on ne sait pas construire des miroirs assez grands ».

L’immense miroir doré du JWST. // Source : Flickr/CC/NASA/Desiree Stover (photo recadrée)

Le JWST, un prototype de futurs observatoires

Pour les observatoires au sol, le problème n’est évidemment pas de devoir faire entrer leurs miroirs à bord d’une fusée. « On construit maintenant des télescopes de 30 mètres de diamètre, ce qu’on ne sait pas construire en un bloc. Le plus grand miroir monolithique, c’est environ 8 mètres », détaille Lucie Leboulleux. C’est le cas du télescope Subaru de l’Observatoire astronomique national du Japon, installé à Hawaï (miroir de 8,2 mètres), ainsi que des télescopes de l’observatoire Gemini, installés à Hawaï et au Chili (8,1 mètres). Le projet de Télescope géant européen (ELT pour Extremely Large Telescope) doit aboutir au plus grand télescope installé au sol, avec un miroir segmenté de 39 mètres de diamètre.

Le JWST semble donc bien préfigurer l’avenir des observations astronomiques, à la fois avec des télescopes terrestres et spatiaux. D’ailleurs, la relève du télescope James-Webb dans l’espace est déjà en train d’être imaginée. La Nasa songe ainsi à un projet baptisé LUVOIR (pour Large UV/Optical/Infrared Surveyor), un télescope observant dans les mêmes longueurs d’onde que Hubble, avec l’architecture du JWST. « Si le projet LUVOIR est sélectionné pour les années 2035-2040, il sera segmenté et encore plus grand que le James-Webb, donc il y aura encore plus de morceaux à assembler, prévient Lucie Leboulleux. Le télescope James-Webb est un peu un prototype de ce qu’on pourra faire à l’avenir. »

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