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« James Webb (télescope spatial) » : différence entre les versions

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[[Fichier:The James Webb Space Telescope in the Cleanroom at the Launch Site (51604442070).jpg|vignette|redresse=1.5|Le télescope JWST entièrement assemblé et en position repliée en [[salle blanche]] à Kourou peu avant son installation sur son lanceur {{lnobr|Ariane 5}}. Le technicien en bas de la photo donne l'échelle.]]
 
Le '''télescope spatial ''James-Webb''''' (''{{lang|en|James Webb Space Telescope}}''), également désigné couramment par son [[sigle]] '''JWST''', est un [[télescope spatial]] [[infrarouge]] de la [[National Aeronautics and Space Administration|NASA]], conçu conjointement avec l'[[Agence spatiale européenne]] (ESA) et l'[[Agence spatiale canadienne]] (ASC). Plus grand et plus onéreux télescope spatial jamais lancé dans l'espace, le JWST est conçu pour poursuivre les travaux du télescope spatial [[Hubble (télescope spatial)|''Hubble'']], en effectuant toutefois ses observations dans des longueurs d'onde plus longues. Son lancement a lieu le {{date-|25 décembre 2021}}.
 
Les observations du JWST sont centrées sur l'infrarouge proche et moyen, tout en incluant une partie du spectre situésituée dans le [[Spectre visible|domaine du visible]] (longueurs d'onde allant de {{Unité|0.6 à 28|μm}}). Par sa [[résolution spatiale|résolution]], sa surface collectrice et la [[bande spectrale]] couverte, il surpasse largement le [[Hubble (télescope spatial)|télescope spatial ''Hubble'']] pour l'observation dans l'infrarouge, mais, contrairement à celui-ci, il ne peut observer ni l'[[ultraviolet]], ni dans une partiel'entièreté de la [[Spectre visible|lumière visible]]. Malgré la grande taille de son [[miroir primaire]] ({{unité|6.5 m}} de diamètre contre {{unité|2.4 m}} pour ''Hubble''), sa masse de {{unité|6200|kg}} est deux fois plus faible que celle de son prédécesseur. Son [[pouvoir de résolution]] atteint {{unité|0,1 [[Sous-unités du degré|seconde d'arc]]}} et il peut collecter une image neuf fois plus rapidement que ''Hubble''. Le JWST emporte quatre instruments : la caméra NIRCam fonctionnant dans le proche infrarouge, le [[spectro-imageur]] MIRI dans le moyen infrarouge, le [[spectrographe]] NIRSpec dans le proche infrarouge et le spectro-imageur NIRISS, également dans le proche infrarouge.▼
Le JWST, plus grand et plus onéreux télescope spatial jamais lancé dans l'espace, est conçu pour poursuivre les travaux du [[Hubble (télescope spatial)|télescope spatial ''Hubble'']], en effectuant toutefois ses observations dans des longueurs d'onde plus longues. Son lancement a lieu le {{date-|25 décembre 2021}}.
 
Les [[résolution angulaire|résolutions angulaire]] et [[résolution spectrale|spectrale]] de ses instruments, ses capacités inédites dans le moyen infrarouge et en spectroscopie (modes [[spectroscopie multi-objets|multi-objets]] et [[Spectrographe à intégrale de champ|intégrale de champ]]) seront utilisées pour approfondir nos connaissances dans les principaux domaines de l'astronomie : période de [[réionisation]] et formation des [[Naissance des étoiles|des premières étoiles]] et des [[Formation et évolution des galaxies|des galaxies]] après le {{lang|en|[[Big Bang]]}}, formation et évolution des [[Système planétaire|cortèges planétaires]] et composition de l'[[Atmosphère planétaire|atmosphère des exoplanètes]]. Les données recueillies contribueront à expliquer la genèse et le rôle des [[Trou noir supermassif|trous noirs supermassifs]] au sein des [[galaxie]]s, à préciser le processus de [[Planète#Formation des planètes|formation des planètes]], à déterminer la [[Équation de Drake|proportion de planètes pouvant héberger la vie]] et à apporter des informations sur la mystérieuse [[énergie noire|énergie sombre]].▼
▲Les observations du JWST sont centrées sur l'infrarouge proche et moyen, tout en incluant une partie du spectre situé dans le [[Spectre visible|domaine du visible]] (longueurs d'onde allant de {{Unité|0.6 à 28|μm}}). Par sa [[résolution spatiale|résolution]], sa surface collectrice et la [[bande spectrale]] couverte, il surpasse largement le [[Hubble (télescope spatial)|télescope spatial ''Hubble'']] pour l'observation dans l'infrarouge mais, contrairement à celui-ci, il ne peut observer ni l'[[ultraviolet]], ni dans une partie de la [[Spectre visible|lumière visible]]. Malgré la grande taille de son [[miroir primaire]] ({{unité|6.5 m}} de diamètre contre {{unité|2.4 m}} pour ''Hubble''), sa masse de {{unité|6200|kg}} est deux fois plus faible que celle de son prédécesseur. Son [[pouvoir de résolution]] atteint {{unité|0,1 [[Sous-unités du degré|seconde d'arc]]}} et il peut collecter une image neuf fois plus rapidement que ''Hubble''. Le JWST emporte quatre instruments : la caméra NIRCam fonctionnant dans le proche infrarouge, le [[spectro-imageur]] MIRI dans le moyen infrarouge, le [[spectrographe]] NIRSpec dans le proche infrarouge et le spectro-imageur NIRISS, également dans le proche infrarouge.
 
Les travaux sur le JWST débutent en 1989, mais le projet connaît de nombreuses évolutions et de multiples vicissitudes dues aux défis technologiques qu'il soulève ([[miroir primaire]] pliable, [[bouclier thermique]] déployable) et aux dépassements budgétaires. Le projet frôle l'annulation en 2011. Pour la seule NASA, son coût de fabrication, qui a été estimé à trois milliards de dollars américains à l'issue de la phase de conception générale en 2005, atteint finalement environ dix milliards USD. La date de lancement, fixée initialement à 2013, est repoussée régulièrement jusqu'à fin 2021. En 2002, le projet prend le nom du second administrateur de la NASA, [[James E. Webb]], qui a largement contribué au succès du [[programme Apollo|programme ''Apollo'']].▼
▲Les [[résolution angulaire|résolutions angulaire]] et [[résolution spectrale|spectrale]] de ses instruments, ses capacités inédites dans le moyen infrarouge et en spectroscopie (modes [[spectroscopie multi-objets|multi-objets]] et [[Spectrographe à intégrale de champ|intégrale de champ]]) seront utilisées pour approfondir nos connaissances dans les principaux domaines de l'astronomie : période de [[réionisation]] et formation des [[Naissance des étoiles|premières étoiles]] et des [[Formation et évolution des galaxies|galaxies]] après le {{lang|en|[[Big Bang]]}}, formation et évolution des [[Système planétaire|cortèges planétaires]] et composition de l'[[Atmosphère planétaire|atmosphère des exoplanètes]]. Les données recueillies contribueront à expliquer la genèse et le rôle des [[Trou noir supermassif|trous noirs supermassifs]] au sein des [[galaxie]]s, à préciser le processus de [[Planète#Formation des planètes|formation des planètes]], à déterminer la [[Équation de Drake|proportion de planètes pouvant héberger la vie]] et à apporter des informations sur la mystérieuse [[énergie noire|énergie sombre]].
 
▲Les travaux sur le JWST débutent en 1989, mais le projet connaît de nombreuses évolutions et de multiples vicissitudes dues aux défis technologiques qu'il soulève ([[miroir primaire]] pliable, [[bouclier thermique]] déployable) et aux dépassements budgétaires. Le projet frôle l'annulation en 2011. Pour la seule NASA, son coût de fabrication, qui a été estimé à trois milliards de dollars américains à l'issue de la phase de conception générale en 2005, atteint finalement environ dix milliards USD. La date de lancement, fixée initialement à 2013, est repoussée régulièrement jusqu'à fin 2021. En 2002, le projet prend le nom du second administrateur de la NASA, [[James E. Webb]], qui a largement contribué au succès du [[programme Apollo|programme ''Apollo'']].
 
Le télescope est lancé par une fusée {{lnobr|Ariane 5}}, depuis la [[Centre spatial guyanais|base de Kourou]] en [[Guyane française]], et doit être placé, après un transit d'un mois, en orbite autour du {{pla|2|l|txt=}} du système Soleil-Terre, situé à {{nobr|1,5 million}} de kilomètres de la [[Terre]], du côté opposé au Soleil. À la suite d'une phase de mise en service de six mois, comprenant le déploiement particulièrement délicat de son bouclier thermique et de ses miroirs, débutera la mission scientifique d'une durée de cinq ans, qui doit permettre de remplir les objectifs assignés au télescope JWST. Le temps d'observation est réparti, par une commission scientifique, entre les équipes ayant contribué au projet et les chercheurs du monde entier, par le biais d'une évaluation annuelle de l'apport de leurs propositions. Le JWST emporte des réserves d'[[ergol]]s (nécessaires pour maintenir sa position au point de Lagrange) qui doivent lui permettre de rester en fonctionnement pendant au moins dix ans.
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[[Fichier:Atmosphärische Absorption fr.svg|vignette|redresse=1.5|Le rayonnement infrarouge (IR) est en grande partie intercepté par l'atmosphère essentiellement par un phénomène d'absorption.]]
 
L'[[astronomie infrarouge]] connait un essor important à compter des années 1980 gracegrâce au développement des [[Télescope spatial|télescopes spatiaux]] qui permettent de s'affranchir de l'obstacle constitué par l'[[atmosphère terrestre]]. Elle est la source de nombreuses découvertes sur la formation des étoiles et des planètes, les galaxies primordiales et les objets froids dans les galaxies<ref>{{ouvrage|lang=fr|id=Léna2008|auteur1=Pierre Léna|auteur2=Daniel Rouan|auteur3=François Lebrun|auteur4=François Mignard|auteur5=Didier Pelat | et al. =oui |année=2008|titre=L'observation en astrophysique |isbn=978-2-271-06744-9|éditeur=EDPSciences/CNRS Edition |pages totales =742 |passage =208 }}.</ref>. L'[[agence spatiale]] [[États-Unis|américaine]], la [[National Aeronautics and Space Administration|NASA]], joue un rôle central dans le développement des télescopes spatiaux infrarouge grâce à son budget et sa maitrisemaîtrise des technologies nécessaires (en partie issue de travaux militaires pour les détecteurs). Lorsque la communauté des astronomes, consultée par l'agence spatiale, est amenée à réfléchir au cours de la décennie 1990 au successeur du principal télescope spatial de la NASA qui observe dans l'ultraviolet, le visible et le proche infrarouge (''[[Hubble (télescope spatial)|Hubble]]''), son choix se porte sur un télescope centré sur l'[[infrarouge]]. C'est en effet dans ce domaine spectral qu'on pourra trouver des réponses à de nombreuses questions soulevées par les dernières avancées dans le domaine de l'astronomie.
 
== Historique du projet : des premières esquisses aux spécifications détaillées (1989-2009) ==
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|-
! scope=col | Instrument
! scope=col | [[Bande spectrale]]<br>MicronsMicromètres
! scope=col | Image<br>Taille du [[pixel]] [[champ de vue]]
! scope=col | [[Spectroscopie]]<br>Mode, [[Résolution spectrale|résolution]]
! scope=col | Autres caractéristiques
|-
|'''<big>NIRCam</big>''' || 0,6 - 5 || Champ de vue : {{dunité|2,2|4,4|minutes d'arc}} <br>Pixel : 32 et 65 (>{{nobr|2,4 micronsmicromètres}}) millisecondes d'arc || || {{nobr|19 filtres}} larges et étroits <br>Coronographe
|-
|'''<big>NIRSpec</big>''' || 0,6 - 5 || || [[Spectroscopie multi-objets|Mode multi-objets]] : {{nobr|100 objets}} observables sur {{nobr|9 minarc{{2}}}}, résolution spectrale jusqu'à {{formatnum:2700}} <br> Mode [[Spectrographe à intégrale de champ|intégrale de champ]] : {{nobr|900 spectres}} sur champ de vue {{nobr|3" × 3"}}<br>Mode fente : {{nobr|3 fentes}} avec résolution spectrale jusqu'à {{formatnum:2700}} ||
|-
|'''<big>MIRI</big>''' || 5-28,5 || Champ de vue : {{dunité|74|113|secondes d'arc}} <br>Pixel : {{nobr|110 millisecondes d'arc}} || Mode [[Spectrographe à intégrale de champ|intégrale de champ]] : champ de vue {{nobr|3" × 3"}} et résolution spectrale {{formatnum:1500}} <br>Basse résolution 100 entre 5 et {{nobr|11 micronsmicromètres}} || Coronographe 10,65, 11,4, 15,5 et {{nobr|23 micronsmicromètres}}
|-
|'''<big>NIRISS</big>''' || 0,6 - 5 || Champ de vue : {{dunité|2,2|2,2|minutes d'arc}} || Résolution spectrale 150 (0,8-{{nobr|2,25 micronsmicromètres}})<br> Résolution spectrale 700 (0,7-{{nobr|2,5 micronsmicromètres}}) || Interféromètre 3,8, 4,3 et {{nobr|4,8 micronsmicromètres}} <br>Deux jeux de filtres
|}
 
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* [[Spectrographe à intégrale de champ|spectroscopie à « intégrale de champ »]] sur un champ de {{dunité|3|3|secondes d'arc}} avec une résolution spectrale d'environ {{formatnum:1500}}.
 
L'instrument ''{{lang|en|Mid InfraRed Instrument}}'' (MIRI) est fourni par l'[[Agence spatiale européenne]]. Il est construit par un consortium de laboratoires de dix pays européens, coordonnés par l'[[Observatoire royal d'Édimbourg|Observatoire d'Édimbourg]] en Écosse. MIRI est constitué de deux parties distinctes. Le premier sous-ensemble, l'imageur/coronographes/spectro-basse-résolution appelé MIRIM, développé et réalisé sous l'égide du [[Centre national d'études spatiales|CNES]] en France par le Département d'Astrophysique du [[Centre CEA de Saclay|CEA-Saclay]]<ref>{{lien web|auteur=Martin Koppe|date=25 décembre 2021|titre=Le télescope James Webb à la découverte de l’univers ancien |site=lejournal.cnrs.frCNRS Le journal |url=https://lejournal.cnrs.fr/articles/le-telescope-james-webb-a-la-decouverte-de-lunivers-ancien |consulté le=26 décembre 2021}}.</ref>, avec la participation du [[Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique|LESIA]] (Observatoire de Paris), de l'[[Institut d'astrophysique spatiale]] (IAS) et du [[Laboratoire d'astrophysique de Marseille]] (LAM). Le deuxième sous-ensemble, le spectrographe de résolution moyenne, doté d'une fonctionnalité à [[Spectrographe à intégrale de champ|intégrale de champ]] (IFU), appelé « MRS », construit par le [[Laboratoire Rutherford Appleton]] (RAL) sous l’égide du {{lang|en|[[Science and Technology Facilities Council]]}} (STFC) anglais. Le [[Laboratoire Rutherford Appleton|RAL]] assure l'intégration de tous les composants de l'instrument et des tests<ref>{{lien web|langue=en |titre=MIRI - the mid-infrared instrument on JWST |url=http://sci.esa.int/jwst/46826-miri-the-mid-infrared-instrument-on-jwst/ |éditeur=[[Agence spatiale européenne]] |consulté le=29 novembre 2016 |site=Site Science et technologie de l'ESA}}.</ref>.
 
[[Fichier:JWST MIRI block diag large.jpg|vignette|centre|600px|Schéma de MIRI montrant la localisation des trois sous-ensembles de l'intrument. Pour maintenir la température très basse du détecteur les composants de l'instrument sont distribués dans trois parties du télescope spatial : les trois premiers étages du réfrigérateur sont situés dans la plateforme (côté chaud du bouclier thermique tandis que l'électronique dans un boitier situé sous l'instrument.]]
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