La NASA a en tête quelques concepts assez avancés en ce qui concerne la prochaine génération de télescopes spatiaux. Il s'agit notamment de la Satellite de sondage sur les exoplanètes en transit (TESS), qui a récemment pris l’espace, ainsi que la Télescope spatial James Webb (JWST) (dont le lancement est prévu en 2020) et le Télescope infrarouge à champ large (WFIRST), qui est toujours en développement.
Au-delà, la NASA a également identifié plusieurs propositions prometteuses dans le cadre de son enquête décennale 2020 pour l'astrophysique. Mais peut-être que le concept le plus ambitieux est celui qui appelle un télescope spatial composé de modules qui s'assembleraient. Ce concept a récemment été sélectionné pour le développement de la Phase I dans le cadre du programme NIAC (Innovative Advanced Concepts) de la NASA 2018.
L'équipe derrière ce concept est dirigée par Dmitri Savransky, professeur adjoint de génie mécanique et aérospatial à l'Université Cornell. Avec 15 collègues de partout aux États-Unis, Savransky a produit un concept pour un télescope spatial modulaire d'environ 30 mètres (100 pieds) avec optique adaptative. Mais le vrai coup de fouet est le fait qu'il serait constitué d'un essaim de modules qui se monteraient de manière autonome.
Le professeur Savransky connaît bien les télescopes spatiaux et la chasse aux exoplanètes, ayant aidé à l'intégration et aux tests du Gemini Planet Imager - un instrument du Gemini South Telescope au Chili. Il a également participé à la planification du Gemini Planet Imager Exoplanet Survey, qui a découvert une planète semblable à Jupiter en orbite autour de 51 Eridani (51 Eridani b) en 2015.
Mais regardant vers l'avenir, le professeur Savransky pense que l'auto-assemblage est la voie à suivre pour créer un super télescope. Comme lui et son équipe ont décrit le télescope dans leur proposition:
«L'ensemble de la structure du télescope, y compris les miroirs primaire et secondaire, la structure de support secondaire et le pare-soleil planaire sera construit à partir d'un seul module d'engin spatial produit en série. Chaque module sera composé d'un vaisseau spatial hexagonal d'environ 1 m de diamètre surmonté d'un miroir actif bord à bord. »
Ces modules seraient lancés indépendamment et navigueraient ensuite jusqu'au point Soleil-Terre L2 à l'aide de voiles solaires déployables. Ces voiles deviendront alors le pare-soleil du télescope plan une fois que les modules se réuniront et s'assembleront, sans besoin d'assistance humaine ou robotique. Bien que cela puisse sembler radicalement avancé, cela correspond certainement à ce que recherche le NIAC.
"C'est ce qu'est le programme NIAC", a déclaré le Dr Savransky dans une récente interview avec le Cornell Chronicle. "Vous présentez ces idées quelque peu folles, mais essayez ensuite de les étayer avec quelques calculs initiaux, puis c'est un projet de neuf mois où vous essayez de répondre à des questions de faisabilité."
Dans le cadre des bourses de la phase I de la NAIC 2018, annoncées le 30 mars, l'équipe a reçu 125000 $ sur une période de neuf mois pour mener ces études. Si ceux-ci réussissent, l'équipe pourra postuler pour un prix de phase II. Comme l'a indiqué Mason Peck, professeur agrégé de génie mécanique et aérospatial à Cornell et ancien directeur de la technologie à la NASA, Savransky est sur la bonne voie avec sa proposition de NIAC:
«À mesure que les engins spatiaux autonomes deviennent plus courants et que nous continuons à améliorer la façon dont nous construisons de très petits engins spatiaux, il est très logique de poser la question de Savransky: est-il possible de construire un télescope spatial qui peut voir plus loin et mieux, en utilisant uniquement petits composants bon marché qui s'auto-assemblent en orbite? »
La mission cible de ce concept est le Grand Arpenteur Ultraviolet / Optique / Infrarouge (LUVOIR), une proposition qui est actuellement explorée dans le cadre de l'Enquête Décennale 2020 de la NASA. En tant que l'un des deux concepts étudiés par le Goddard Space Flight Center de la NASA, ce concept de mission nécessite un télescope spatial avec un miroir primaire segmenté massif mesurant environ 15 mètres (49 pieds) de diamètre.
Tout comme le JWST, le miroir de LUVOIR serait composé de segments réglables qui se déplieraient une fois déployés dans l'espace. Les actionneurs et les moteurs ajusteraient et aligneraient activement ces segments afin d'obtenir la mise au point parfaite et de capturer la lumière des objets faibles et éloignés. L'objectif principal de cette mission serait de découvrir de nouvelles exoplanètes ainsi que d'analyser la lumière de celles qui ont déjà été découvertes pour évaluer leur atmosphère.
Comme Savransky et ses collègues l'ont indiqué dans leur proposition, leur concept est directement en ligne avec les priorités des feuilles de route technologiques de la NASA dans les instruments scientifiques, les observatoires et les systèmes de capteurs et la robotique et les systèmes autonomes. Ils affirment également que l'architecture est un moyen crédible de construire un télescope spatial géant, ce qui ne serait pas possible pour les générations précédentes de télescopes comme Hubble et le JWST.
"James Webb va être le plus grand observatoire astrophysique que nous ayons jamais mis dans l'espace, et c'est incroyablement difficile", a-t-il déclaré. "Donc, en augmentant l'échelle, jusqu'à 10 mètres ou 12 mètres ou potentiellement même 30 mètres, il semble presque impossible de concevoir comment vous construiriez ces télescopes de la même manière que nous les avons construits."
Ayant obtenu un prix pour la phase I, l'équipe prévoit de réaliser des simulations détaillées de la façon dont les modules voleraient dans l'espace et se rencontreraient pour déterminer la taille des voiles solaires. Ils prévoient également d'effectuer une analyse de l'ensemble miroir pour valider que les modules pourraient atteindre la surface requise une fois assemblés.
Comme Peck l’a indiqué, en cas de succès, la proposition du Dr Savransky pourrait changer la donne:
«Si le professeur Savransky prouve la faisabilité de créer un grand télescope spatial à partir de minuscules morceaux, il changera notre façon d'explorer l'espace. Nous pourrons nous permettre de voir plus loin et mieux que jamais - peut-être même à la surface d'une planète extrasolaire. "
Les 5 et 6 juin, la NASA organisera également une réunion d'orientation du NIAC à Washington D.C., où tous les gagnants de la phase I auront la chance de se rencontrer et de discuter de leurs idées. D'autres propositions qui ont reçu un prix de la phase I incluent des robots à changement de forme pour explorer Titan, des capteurs aériens légers pour explorer l'atmosphère de Vénus, des robots d'essaim à ailes battantes pour explorer Mars, une nouvelle forme de propulsion de faisceau pour les missions interstellaires (similaire à Breakthrough Starshot) , un robot à vapeur pour les mondes océaniques, et un habitat auto-reproducteur fabriqué à partir de champignons.
Vous pouvez en savoir plus sur ces concepts, ainsi que ceux qui ont reçu le prix de la Phase II, ici.
