22 Décembre 2021 – Lancement réussi pour le télescope spatial James Webb

James Webb va chercher les réponses aux questions : D’où venons-nous ? Sommes-nous seuls dans l’Univers ?Découvrez comment Ariane 5 a été préparée et adaptée pour le plus grand télescope jamais envoyé dans l’espaceAvec les flèches médianes étendues de Webb, le pare-soleil prend forme Avec l’extension réussie du deuxième pare-soleil à mi-boom de Webb, l’observatoire a franchi une autre étape critique de déploiement. Le pare-soleil de Webb ressemble maintenant à sa forme complète en forme de cerf-volant dans l’espace. Astronomy & Astrophysics 101: James Webb Space Telescope Les ingénieurs ont commencé à déployer la deuxième perche (tribord) au milieu de la flèche à 18 h 31 HNE et ont terminé le processus vers 22 h 13 HNE. L’achèvement de la couverture du pare-soleil et des déploiements à mi-boom au cours des deux derniers jours marque une étape critique pour Webb : les 107 dispositifs de libération de membrane associés au déploiement du pare-soleil – chacun d’entre eux devait fonctionner pour que le pare-soleil se déploie – ont maintenant été publiés avec succès. Webb possède 178 de ces « actionneurs non explosifs » en tout ; 107 ont été utilisés pour garder le pare-soleil en sécurité et plié avant le déploiement. Alors que les flèches médianes sortaient lentement horizontalement du vaisseau spatial, chacune entraînée par un moteur, elles ont entraîné avec elles les membranes pliées du pare-soleil. Cela a étendu le pare-soleil à sa largeur totale de 47 pieds tout au long de l’observatoire. ESA Science & Technology - JWST mission poster « Les flèches médianes sont le cheval de bataille du pare-soleil et font le gros du travail pour déplier et tirer les membranes dans cette forme désormais emblématique », a déclaré Keith Parrish, responsable de l’observatoire Webb au Goddard Space Flight Center de la NASA. Bien que les déploiements aient pris plus de temps que prévu aujourd’hui, cela était dû au fait que l’équipe des opérations avançait avec prudence et conformément aux protocoles qu’elle avait établis pour faire face à des situations imprévisibles. « Aujourd’hui est un exemple de la raison pour laquelle nous continuons à dire que nous ne pensons pas que notre calendrier de déploiement puisse changer, mais que nous nous attendons à ce qu’il change », a déclaré Parrish. «L’équipe a fait ce que nous avions répété pour ce genre de situation : s’arrêter, évaluer et avancer méthodiquement avec un plan. Nous avons encore un long chemin à parcourir avec tout ce processus de déploiement. Les deux bras du milieu de la flèche sont maintenant verrouillés dans leur position finale. Ils maintiendront les membranes du pare-soleil à leur place, tandis que l’équipe se tourne vers la dernière étape du déploiement du pare-soleil : la mise sous tension. What's next for NASA's James Webb Space Telescope after its nearly million-mile journey to destination | Space Dans les prochains jours, l’équipe séparera puis tendra individuellement chacune des cinq couches de pare-soleil, les étirant dans leur forme finale et tendue. Cela créera un espace entre les membranes pour permettre à la chaleur de rayonner, rendant chaque couche successive du pare-soleil plus froide que celle ci-dessous. Les ingénieurs de Webb commenceront par la couche inférieure – la couche la plus grande et la plus plate, qui est la plus proche du Soleil et qui atteindra les températures les plus élevées. Ils procéderont séquentiellement à la cinquième et plus petite couche, la plus proche du miroir primaire. La tension des couches consiste à envoyer des commandes pour activer plusieurs moteurs afin d’enrouler un total de 90 câbles via de nombreuses poulies et dispositifs de gestion des câbles. La tension du pare-soleil prendra au moins deux jours, mais peut prendre plus de temps, en raison de la complexité du processus et de la flexibilité intégrée dans le calendrier.Déploiement du premier des deux pare-soleil Mid-Booms L’équipe des opérations de la mission Webb a étendu le premier des deux « bras » du pare-soleil – le bâbord (côté gauche) au milieu de la flèche. L’étape critique du déploiement du port à mi-boom devait commencer plus tôt dans la journée. Cependant, l’équipe a interrompu le travail pour confirmer que la couverture du pare-soleil s’était entièrement enroulée comme dernière étape préparatoire avant le déploiement à mi-boom. James Webb Space Telescope: news and updates from NASA's mission - The Verge Des interrupteurs qui auraient dû indiquer que la couverture enroulée ne s’est pas déclenchés alors qu’ils étaient censés le faire. Cependant, des sources secondaires et tertiaires ont confirmé que c’était le cas. Les données de température semblaient montrer que le couvercle du pare-soleil s’était déroulé pour bloquer la lumière du soleil d’un capteur, et les capteurs gyroscopiques indiquaient un mouvement compatible avec l’activation des dispositifs de libération du couvercle du pare-soleil. Après analyse, la direction de la mission a décidé d’aller de l’avant avec la séquence de déploiement régulièrement prévue. Le déploiement des cinq segments télescopiques de la flèche médiane motorisée a commencé vers 13 h 30 HNE, et le bras s’est étendu en douceur jusqu’à ce qu’il atteigne son déploiement complet à 16 h 49. Comme les étapes de déploiement de Webb sont toutes contrôlées par l’homme, le calendrier des déploiements pourrait continuer à changer, comme l’ont montré les activités d’aujourd’hui. Peu avant 18 h 30, l’équipe a décidé de procéder au déploiement de la flèche médiane tribord ce soir, et les premières étapes de ce déploiement ont commencé à 18 h 31.L’équipe Webb lance des couvertures de pare-soleil Les ingénieurs de Webb ont sorti et enroulé les couvertures de pare-soleil qui protégeaient les fines couches du pare-soleil de Webb lors du lancement. Après que l’équipe ait activé électriquement les dispositifs de libération pour libérer les couvertures, ils ont exécuté des commandes pour enrouler les couvertures dans une position de maintien, exposant les membranes du pare-soleil de Webb à l’espace pour la première fois. Le déploiement, qui a duré environ une heure, s’est terminé vers 12 h 27 HNE. Dans leurs prochaines étapes d’activités planifiées, les ingénieurs déploieront les flèches du pare-soleil au milieu, avant de procéder à la tension du pare-soleil. Les étapes de ce processus, contrôlées par des humains au centre des opérations de mission de Webb, peuvent changer.

The James Webb Space Telescope is one of NASA's most expensive science projects pic.twitter.com/mpNHQeDsWb

— Business Insider (@BusinessInsider) November 30, 2023

Volet Momentum arrière de Webb déployé Peu après 9 h HNE aujourd’hui, l’équipe Webb a terminé le déploiement du volet d’élan arrière de l’observatoire. Dans un processus qui a duré environ huit minutes, les ingénieurs ont libéré les dispositifs de maintien du volet et un ressort a amené le volet dans sa position finale. Le volet d’impulsion arrière aide à minimiser le carburant que les ingénieurs devront utiliser tout au long de la vie de Webb, en aidant à maintenir l’orientation de l’observatoire en orbite. Lorsque les photons de la lumière du soleil frappent la grande surface du pare-soleil, ils exercent une pression sur le pare-soleil et, s’ils ne sont pas correctement équilibrés, cette pression solaire provoquerait des rotations de l’observatoire qui doivent être prises en charge par ses roues de réaction. Le volet d’impulsion arrière naviguera sur la pression de ces photons, équilibrant le pare-soleil et maintenant l’observatoire stable. Tout comme le mât d’un navire doit être mis en place et le gréement établi avant que le navire ne déploie ses voiles, les structures de palettes, le volet d’élan et les flèches médianes de Webb seront bientôt tous en place pour que le pare-soleil argenté de Webb se déploie.Webb prêt pour le déploiement et le temps de recharge du pare-soleilCharge du pare-soleil Avec les premiers déploiements structurels majeurs de Webb terminés et l’assemblage de la tour déployable de l’observatoire étendu, nous prenons du recul pour en savoir plus sur le pare-soleil de Webb. Le scientifique du projet d’observatoire Michael McElwain, du Goddard Space Flight Center de la NASA, a fourni ces réflexions : « Le télescope Webb et les instruments scientifiques sont prêts à entrer dans l’ombre, pour ne plus jamais voir la lumière directe du soleil. L’une des caractéristiques de conception uniques de Webb utilise le passif refroidissement par un pare-soleil à cinq couches pour atteindre les températures de fonctionnement du télescope de 45 Kelvin (-380 degrés Fahrenheit). L’énorme pare-soleil mesure environ 70 pieds sur 47 (21 mètres sur 14) lorsqu’il est déployé, soit environ la taille d’un court de tennis. La géométrie et la taille du pare-soleil ont été déterminées de manière à ce que le télescope puisse pointer dans un champ de vision qui couvre 40% du ciel à tout moment et puisse observer n’importe où dans le ciel pendant six mois. Cette architecture innovante permet à la sensibilité de Webb d’être limitée par le fond de ciel naturel (principalement la lumière zodiacale) plutôt que d’être compromise par la lueur thermique de l’observatoire lui-même, pour toutes les longueurs d’onde inférieures à 15 microns, pendant la durée de la mission.« Pour le lancement, le pare-soleil a été plié comme un parachute et rangé sur les structures de palettes unifiées avant et arrière (UPS). Les structures de support du télescope et du pare-soleil sont reliées mécaniquement l’une à l’autre et au bus de l’engin spatial afin de s’adapter au carénage d’Ariane 5 et de résister à l’environnement de lancement dynamique. ESA - Targeted launch date for Webb: 18 December 2021 « Il y a 50 déploiements majeurs qui transforment Webb de sa configuration de lancement rangée en un observatoire opérationnel. La séquence de déploiement du pare-soleil a commencé avec la libération mécanique avant, puis arrière, des onduleurs du télescope et l’abaissement motorisé en position. Le télescope et les instruments scientifiques, montés sur une tour déployable, ont ensuite été libérés et soulevés mécaniquement. Il y a un volet de moment attaché à l’extrémité de l’UPS arrière qui est libéré et positionné, dont la fonction est d’équilibrer la pression solaire sur le pare-soleil déployé. Les couvertures de pare-soleil sont libérées via la rétraction des dispositifs de libération de membrane et roulent à l’écart, préparant le système pour le déploiement des couches de pare-soleil. Les flèches médianes télescopiques sortent séquentiellement du bus de l’engin spatial perpendiculairement à la ligne de visée du télescope, tirer la pile pliée de couches de protection solaire vers la configuration finale, mais toujours non tendue. Enfin, chaque couche de pare-soleil est tendue en position, en commençant par la couche orientée vers le soleil et en terminant par la couche orientée vers le télescope. Le pare-soleil déployé commence un refroidissement rapide du télescope et des instruments scientifiques, mais des radiateurs intégrés dans les instruments scientifiques seront utilisés pour contrôler leur refroidissement et prévenir la contamination.«Bien que ces étapes aient été testées sur le terrain et répétées de manière opérationnelle au centre des opérations de la mission, ces activités essentielles doivent être exécutées pour une mission réussie. Meilleurs vœux à notre équipe et restez cool, Webb !

Webb s’étend dans l’espace

Après trente ans de coopération internationale, le plus grand et le plus puissant télescope jamais envoyé dans l’espace a été lancé avec succès depuis Kourou le 22 décembre 2021. Au total, le vol propulsé a duré vingt-sept minutes.Le télescope spatial James Webb, attendu depuis trente ans par les astronomes du monde entier pour examiner l’univers avec des moyens inégalés, doit rejoindre ce samedi son poste d’observation, à 1,5 million de km de la Terre, grâce à une fusée Ariane 5. Après son décollage depuis le Centre spatial guyanais, le télescope devient l’instrument d’observation du cosmos le plus perfectionné jamais envoyé dans l’espace.

C’est après vingt-sept minutes de vol que le monde a compris que la phase propulsée s’était bien déroulée. Une réussite qui scelle un peu plus la coopération entre la Nasa et ses partenaires européens. «Une forte coopération est indispensable pour accomplir de grandes choses», ont souligné à Kourou les responsables de l’ESA (l’Agence spatiale européenne) et de la Nasa. De grandes choses, avec notamment l’ambition d’éclairer plus avant l’humanité sur deux questions qui la taraudent. D’où venons-nous ? Sommes-nous seuls dans l’Univers ? Et apercevoir ainsi les lueurs de «l’aube cosmique», quand les premières galaxies ont commencé à éclairer l’Univers depuis le big-bang, il y a 13,8 milliards d’années.

Le télescope permettra de mieux comprendre la formation des étoiles et des galaxies, et observer les exoplanètes dont les astronomes découvrent toujours plus de spécimens, pour y identifier peut-être un jour d’autres Terres. Le James Webb va marcher dans les pas du télescope Hubble, qui a révolutionné l’observation de l’Univers : c’est grâce à lui que les scientifiques ont découvert l’existence d’un trou noir galactique au centre de toutes les galaxies, ou de vapeur d’eau autour d’exoplanètes. Il faudra cependant plusieurs semaines pour savoir si le nouveau télescope est prêt à fonctionner. Avec une entrée officielle en service prévue en juin.Au terme de la revue d’analyse de mission finale, qui s’inscrit dans un travail commencé il y a plus de trois ans pour préparer le lancement de l’observatoire James-Webb (JWST) à bord d’une Ariane 5, l’Agence spatiale européenne a confirmé « la faisabilité de la mission mais aussi la qualification de JWST à l’ambiance Ariane 5 », nous explique Daniel de Chambure, responsable à l’ESA du développement d’Ariane 5 et des adaptations pour des missions spécifiques. Dit autrement, l’ensemble Ariane 5-JWST est bon pour le vol !

Cette revue d’analyse de mission finale a été rendue « nécessaire par la spécificité de la mission et du JWST, le plus grand télescope jamais lancé dans l’espace ». Si ce n’est pas la première fois qu’Ariane 5 lance une charge utile à destination du point de Lagrange 2 – elle avait lancé les satellites Herschel et Planck en mai 2009 -, c’est la « première fois que le lanceur doit tenir compte de paramètres très contraignants ». Certes, comme toutes les charges utiles embarquées à bord d’Ariane 5, le « JWST a été contraint de se conformer au manuel des utilisateurs d’Ariane 5, mais plusieurs points critiques ont nécessité d’adapter Ariane 5 ». C’est le cas de la pression résiduelle à l’intérieur de la coiffe et de l’obligation de protéger les miroirs du télescope ainsi que quelques équipements sensibles au Soleil.

Pour cette mission, la trajectoire d’Ariane 5 a été adaptée au profil du vol du JWST. Si les phases de vols atmosphériques sont « similaires à un lancement GTO, avec la séparation de la coiffe à une altitude légèrement plus élevée, plus ou moins 115 kilomètres, la phase balistique est très différente ». Après l’extinction du moteur de l’étage supérieur, la séparation du JWST s’effectuera à environ 1.400 kilomètres d’altitude contre généralement une altitude d’environ 1.000 kilomètres pour du GTO. L’étage supérieur va donc « fournir une accélération plus forte, de façon à donner une impulsion suffisante afin que l’observatoire rejoigne son orbite autour du point L2, à 1,5 million de kilomètres de la Terre, ce qui prendra trois semaines ». Le temps de fonctionnement de l’étage supérieur est le même pratiquement que pour un GTO mais « du fait de la charge utile plus légère, 6,2 tonnes, l’accélération est beaucoup plus forte ». Bien que le JWST dispose d’ergols, la Nasa ne veut pas les utiliser pour rejoindre L2. Ils sont prévus pour le contrôle d’attitude du JWST sur son orbite ; la « consommation d’ergols pour d’autres tâches réduirait la durée de vie du JWST », estimée à plus ou moins 10 ans.

Du roulis oscillatoire pour protéger le JWST du rayonnement solaire Pour éviter d’endommager certains équipements et aussi le miroir du télescope divisé en 18 segments hexagonaux, la Nasa a souhaité qu’il soit « exposé le moins possible à la lumière du Soleil après la séparation de la coiffe et en particulier sans illumination fixe, de façon à éviter tout risque de point chaud à l’intérieur de certaines cavités externes du satellite »

Pour s’affranchir de cette contrainte inédite et forte, l’ESA et Ariane Group ont pris plusieurs mesures dont une plutôt impressionnante qui consiste à « contrôler le roulis d’Ariane 5 pour éviter au maximum d’exposer directement les segments du miroir du JWST face au Soleil ! » Pour contrôler l’attitude du lanceur par rapport au Soleil, les équipes de l’ESA et d’AG ont développé des « algorithmes et des lois de commande et de roulis et d’attitude pour que le satellite ait toujours une même face orientée vers le Soleil avec des mouvements oscillatoires pour éviter des points chauds ». À cela s’ajoute que si habituellement une tolérance de quelques dizaines de degrés est appliquée, « elle est restreinte à moins de 10 petits degrés pour le JWST ». Autre conséquence, « l’heure du lancement a été fixée aux environs de midi, heure de Kourou. Ariane 5 décollera vers midi avec le Soleil sur son nez, de sorte qu’au moment de la séparation du James-Webb le Soleil se retrouve derrière le lanceur ».

À cette contrainte forte, s’en ajoute une autre : « la pression résiduelle à l’intérieur de la coiffe doit être maîtrisée ». Cette autre demande de la Nasa s’explique par la complexité du bouclier thermique. Long de 22 mètres et large de 10 mètres, il est quasiment aussi grand qu’un court de tennis ! En raison de sa taille, le bouclier, constitué de cinq couches, sera lancé plié et se dépliera dans l’espace. La Nasa craint « qu’au moment de la dépressurisation de la coiffe, avant sa séparation, des poches d’air restent emprisonnées à l’intérieur des couches du bouclier thermique, ce qui pourrait l’endommager en provoquant des déchirements lors de son déploiement ». Pour diminuer ce risque, les 28 évents ont été « modifiés tout autour de la coiffe du lanceur ». Munis de clapets, ils « évacuent la pression quand la coiffe est en surpression ». Pour vérifier le bon fonctionnement de ces évents, « plusieurs essais ont été réalisés avec succès lors des vols précédents d’Ariane 5 ».

Enfin, pour éviter de contaminer les miroirs lors des différentes procédures de préparation au lancement et à l’embarquement à bord du lanceur, une « atmosphère ISO 7 est requise à toutes les étapes de cette préparation, de son arrivée au CSG à son installation à bord d’Ariane 5 ». Et ces problèmes de pollution ne s’arrêtent pas avec le décollage ! Pour éviter d’encombrer inutilement l’orbite basse, il a été « décidé que l’étage supérieur sera envoyé au-delà du point Lagrange 2 ». Pour éviter tout risque de pollution et de collision avec le lanceur, les manœuvres de « séparation et l’éloignement du JWST avec l’étage supérieur se feront à plus de deux cents mètres ». Une distance plus grande qu’habituellement. Cela va notamment permettre de purger les réservoirs sans risquer d’endommager le JWST. Cette nouvelle manœuvre a été utilisée lors des derniers vols d’Ariane 5. Mais au lieu d’envoyer l’étage en L2, elle a servi pour les vols GTO (plus classiques pour Ariane 5) à « diminuer le périgée de son orbite de façon à accélérer sa retombée dans l’atmosphère et se conformer à la règle des 25 ans qui stipule que tout objet se trouvant en orbite basse rentre dans l’atmosphère avant un quart de siècle ». Webb Telescope Le télescope James Webb ouvre les cieuxAboutissement de trente ans de coopération internationale, le plus grand et le plus puissant télescope jamais envoyé dans l’espace doit être lancé depuis Kourou ce samedi. Avec l’espoir de grandes découvertes, notamment sur la formation des premières galaxies ou la possibilité d’une vie sur les exoplanètes.Quand on a déjà quatorze ans de retard, que représentent quelques jours de plus ? Rien de grave. Le télescope spatial James Webb est aujourd’hui bien installé dans la coiffe de sa fusée Ariane 5, elle-même archiprête sur le pas de tir du centre spatial guyanais à Kourou. Il n’a jamais été aussi proche de son lancement et les micro-incidents récents qui ont progressivement repoussé la date du décollage, du 18 au 25 décembre, ne suffisent pas à inquiéter les centaines d’ingénieurs et de scientifiques qui ont planché toute leur carrière sur ce concentré de technologie. Une bande de serrage s’est détachée et le télescope a vibré ? Alors on prend quatre jours pour faire des tests et vérifier que rien – absolument rien – n’est abîmé. L’essentiel est d’assurer la sécurité. Ceinture et bretelles. Ce n’est pas tous les jours, ni même toutes les décennies, qu’on envoie dans l’espace un télescope à 10 milliards de dollars. Alors le James Webb peut bien décoller en 2022 s’il le faut… Il restera pour autant le plus beau cadeau de Noël que puisse recevoir la communauté des astronomes.