Cela peut sembler étonnant, mais de la glace peut se former sur les composants du télescope James Webb, même dans l’espace. Comment est-ce possible et que fait la Nasa pour limiter les risques ?

Progressivement, le télescope spatial James Webb (JWST) ajuste sa « vision » de notre Univers. Lancé dans l’espace à la fin de l’année 2021, l’observatoire est en train de procéder à l’alignement de ses miroirs. Il devrait être prêt pour ses activités scientifiques à l’été 2022. Cela implique de refroidir le télescope, prévu pour fonctionner dans l’infrarouge.

L’un de ses instruments, MIRI (qui doit observer dans l’infrarouge moyen), nécessite une température de fonctionnement inférieure à -266°C. Pour cela, comme l’a rappelé la Nasa le 30 mars 2022, il est équipé d’un réfrigérateur. « Mais il nécessite également des radiateurs pour contrôler son refroidissement et empêcher la formation de glace dans l’espace », complète l’agence. On peut être étonné que de la glace puisse ainsi se former sur l’observatoire, au beau milieu de l’espace.

Mais d’où vient cette eau ?

Pour le comprendre, il faut revenir un peu en arrière, au moment du lancement du JWST. « De l’air humide était emprisonné entre les composants, comme les membranes du pare-soleil et ses nombreuses couches isolantes », souligne l’agence spatiale. Il faut ajouter à cela des matériaux du télescope qui ont pu absorber de la valeur d’eau, présente dans l’atmosphère terrestre. « La majeure partie de cet air s’est échappée seulement 200 secondes après le décollage, mais une certaine humidité est restée », complète la Nasa.

MIRI james webb
Préparation de l’instrument MIRI. // Source : NASA/Chris Gunn; Caption: NASA/Rob Gutro (photo recadrée)

Dans l’espace, l’eau ne se comporte pas comme sur notre planète. « Dans un vide parfait, l’eau ne peut exister que sous forme de gaz, mais même l’espace n’est pas un vide parfait », explique l’agence spatiale. Dans cet autre environnement, l’eau dégaze (perd son gaz) en dessus de -113°C (soit 160 kelvins). « Si des molécules d’eau flottent et entrent en contact avec une surface plus froide que 140 kelvins [ndlr : -133°C], elles s’y colleront sous forme de glace et ne se détacheront jamais. C’est ce qu’il est extrêmement important d’éviter pour le télescope Webb », affirme la Nasa.

Afin de ne pas se retrouver dans cette situation, la Nasa a prévu le refroidissement de James Webb, et ce dès le déploiement du bouclier thermique. La baisse des températures a été gérée attentivement, l’ordre dans lequel les composants devaient se refroidir n’a pas été choisi au hasard. « Cela a permis à l’eau de s’échapper dans l’espace plutôt que de geler sur des composants sensibles. »

Concernant MIRI, le réfrigérateur est donc chargé de transporter la chaleur de l’autre côté du pare-Soleil de James Webb, où il fait chaud. Il est indispensable d’éliminer l’eau afin de refroidir MIRI convenablement, ou alors de stocker l’eau dans des zones prévues à cet usage. Sachez que vous pouvez suivre en ligne le refroidissement de cet instrument. L’objectif est de refroidir MIRI sous 6 kelvins (-270°C), sans le « gâcher » en laissant de l’eau geler sur cet instrument — d’où l’intérêt de disposer d’une technique de chauffage adaptée.