|
est la quatrième 'Pierre angulaire' d'Horizon 2000, l'emblématique
programme scientifique qui sous la direction de Roger-Maurice
Bonnet a permis à l'Europe de se hisser à la pointe de la recherche
scientifique spatiale et se placer en
tête dans plusieurs domaines de l'astronomie et de l'exploration
du Système Solaire. Herschel inaugurera une nouvelle génération
de télescopes spatiaux géants.
Herschel est la quatrième 'Pierre angulaire' d'Horizon 2000, l'emblématique
programme scientifique qui sous la direction de Roger-Maurice
Bonnet a permis à l'Europe de se hisser à la pointe de la recherche
scientifique spatiale et se placer en tête dans plusieurs domaines
de l'astronomie et de l'exploration du Système Solaire. Herschel
inaugurera une nouvelle génération de télescopes spatiaux géants.
Cet observatoire spatial de nouvelle génération est le successeur
d'ISO (1995-1998) et fonctionne dans l'infrarouge lointain et
le domaine submillimétrique. Il doit être lancé en août 2007 au
moyen d'une fusée Ariane 5 pour une durée de vie opérationnelle
de 2 à 6 ans. D'une masse de 2,5 tonnes pour une longueur de 6,5
m Herschel sera équipé d'un miroir primaire de 3,5 m de diamètre
de sorte qu'il sera le plus grand miroir jamais lancé dans l'espace.
Il sera placé sur une orbite de façon à rejoindre le point Lagrange
L2, à 1,5 millions de km de la Terre. De 4 à 6 mois de voyage
seront nécessaires à Herschel pour rejoindre cette orbite particulière.
Le point Lagrange L2 marque l'endroit où se combinent les forces
gravitationnelles de la Terre et du Soleil. Les forces des 2 objets
s'équilibrent ce qui crée une zone de stabilité remarquable.
Les observations permettront aux astronomes de retracer l'histoire
des molécules depuis le Big Bang et en partant de là les scientifiques
s'aventureront à étudier la matière à partir de laquelle s'est
formée la première génération de galaxies, quelques 300.000 années
après le Big Bang. Il s'agit de la période connue sous le nom
de Ages Sombres, une période qui débute après la diffusion du
rayonnement cosmique, lorsque l'Univers apparaissait chaud et
opaque.
Parmi les autres objectifs scientifiques, on citera l'étude du
milieu interstellaire, la formation et l'évolution des étoiles,
et la composition chimique des atmosphères et des surfaces des
planètes, des satellites et des comètes.
Pour cela, Herschel sera équipé de trois instruments scientifiques
fonctionnant dans l'infrarouge lointain et le submillimétrique
ce qui permettra d'observer des objets de quelques degrés plus
chauds que le zéro absolu - 273 °). La sensibilité attendue de
ses détecteurs doit lui permettre de détecter le rayonnement le
plus lointain jamais analysé de façon aussi claire.
Bien qu'il s'agisse d'un projet de l'Agence spatiale européenne,
l' et deux Universités canadiennes participent
activement au projet avec une implication directe dans deux des
trois instruments. Il s'agit de SPIRE (Spectral and Photometric
Imaging Receiver - imageur spectral et photométrique, Université
de Lethbridge, Alberta, Canada) et de HIFI (Heterodyne Instrument
for the Far-Infrared - récepteur hétérodyne en infrarouge lointain,
University of Waterloo, Ontario, Canada). Le troisième instrument
étant PACS (Photodetector Array Camera and Spectrometer - Photodétecteur
et spectromètre à grand champ).
Canada
Cette participation s'explique par le status particulier du Canada
au sein de l'ESA.
Bien que ne faisant pas parti du continent européen, le Canada
fait parti de l'Agence spatiale européenne en tant que 'Etat coopérant'.
A ce titre, le Canada participe à certaines activités et
est impliqué dans des processus décisionnaires de
l'ESA. Il prend part aux programmes et activités de l'ESA. Les
entreprises canadiennes peuvent soumissionner et se voir attribuer
des contrats pour les programmes qui les intéressent. Les dispositions
de l'accord garantissent au Canada un juste retour industriel
et les Etats membres de l'ESA peuvent participer sous certaines
conditions à des programmes canadiens.
D'ISO à Herschel
L'observatoire spatial dans l'infrarouge (ISO) a été lancé en
novembre 1995 par une fusée Ariane 4 depuis le Centre spatial
de Kourou. Il a fonctionné jusqu'en mai 1998, date à laquelle
les réserves d'hélium nécessaires au refroidissement de ses instruments
se sont épuisées et bien au-delà des espérances des responsables
de la mission. Tenant du titre de satellite infrarouge le plus
sensible jamais lancé, il a réalisé des études particulièrement
importantes des régions poussiéreuses de l'Univers où les télescopes
en lumière visible sont aveugles.
|
|
Les observations réalisées au moyen de l’instrument SPIRE amélioreront
grandement notre compréhension des processus qui entrent en jeu
dans la formation des galaxies et des étoiles. Pour la plupart des
galaxies, entre le tiers et la quasi-totalité des rayonnements qu’elles
émettent se situent dans l’infrarouge lointain. Cette situation
est la même pour les étoiles qui amorcent leur cycle de vie. Les
rayons ultraviolets émis par les étoiles sont souvent absorbés par
les immenses nuages de particules de poussière qui les entourent.
La poussière ainsi chauffée se refroidie en émettant un rayonnement
infrarouge. Pour comprendre tous les processus qui se produisent
dans une galaxie, il est essentiel de mesurer l’énergie totale émise
dans toutes les longueurs d’ondes. Le flux (« lumière ») émis par
les étoiles et les galaxies se situe principalement dans le spectre
infrarouge.
Les observations effectuées avec l’instrument SPIRE fourniront des
données essentielles à la réalisation d’une étude complète de ces
objets. SPIRE effectuera une étude à grande échelle du ciel à haute
résolution angulaire et mesurera également le flux émis dans plusieurs
longueurs d’ondes, ce qui permettra de recueillir des données importantes
sur la distribution de l’énergie spectrale des étoiles et des galaxies.
Ainsi, les scientifiques seront en mesure de mieux comprendre les
caractéristiques globales des galaxies et des étoiles, répondant
ainsi aux questions de longue date portant sur le moment de la formation
des étoiles et des galaxies.
Le Canada fournira du matériel d’appui au sol pour l’étalonnage
de l’instrument SPIRE. En plus de participer à l’intégration et
à la mise à l’essai du système, des scientifiques canadiens oeuvreront
également au centre de commande de l’instrument SPIRE.
Le chercheur principal au Canada pour le projet SPIRE est le professeur
David Naylor, de l’Université de Lethbridge.
|
|
Les principaux objectifs scientifiques de l’instrument HIFI tournent
autour de divers aspects de la chimie interstellaire. La compréhension
des processus chimiques intervenant dans différents environnements
astrophysiques est rendue possible en observant de nombreuses molécules
différentes. Les structures moléculaires à grande échelle et la
composition chimique peuvent être détaillées en détectant le spectre
des molécules qui composent les gaz du milieu interstellaire. Le
recours aux ondes submillimétriques et à l’infrarouge lointain est
idéal pour l’observation de ces molécules. L’instrument HIFI possède
les capacités spectroscopiques à haute résolution et la sensibilité
nécessaires à la détection et à l’analyse des spectres provenant
d’une vaste gamme de molécules.
La contribution canadienne au projet HIFI prend la forme d’un oscillateur
local. L’une des composantes essentielles du système hétérodyne
est le signal de référence qui est intégré au signal de la source
astronomique. Le signal de référence est produit par un oscillateur
local. Lorsque le signal de la source astronomique est mélangé au
signal de référence, il en résulte un signal à la fréquence beaucoup
plus basse que le signal original, ce qui facilite le traitement
électronique de ce dernier. Les musiciens connaissent très bien
ce « principe hétérodyne » lorsqu’ils règlent leurs instruments
(pianos, violons, guitares, etc.) pour obtenir la « fréquence de
battement ». En ce qui concerne l’appareil HIFI, le signal de référence
doit être très stable et d’une grande pureté. L’oscillateur local
du Canada sera un synthétiseur de fréquence d’une précision et d’une
stabilité inégalées.
Le chercheur principal du projet HIFI au Canada est le professeur
Michel Fich de l’Université de Waterloo
|