La mission du télescope spatial Spitzer20 ans dans l’espace pour le télescope spatial Spitzer de la NASA
Histoire – Télescope spatial SpitzerTélescope spatial infrarouge Spitzer en orbite
Le plus grand télescope spatial infrarouge est mis en orbite par la NASA. Il est nommé Spitzer en hommage à l’astrophysicien américain. Ses capacités à détecter des corps très éloignés grâce à leur rayonnement infrarouge sont exceptionnelles. Il était indispensable d’envoyer ce type de technologie dans l’espace car l’atmosphère terrestre empêche les rayonnements infrarouges d’atteindre correctement les télescopes au sol. Les satellites IRAS et ISO ont été lancés avant lui et ont permis également d’étudier la formation des étoiles. En effet, lorsque ces dernières se forment, elles demeurent dans une sorte de nuage, qui les rendent invisibles. Elles émettent par contre un rayonnement infrarouge qui peut permettre de détecter leur position.
Télescope spatial Spitzer
Qu’est-ce que le télescope spatial Spitzer ?
Le Spitzer de la NASA a été le premier télescope à détecter la lumière d’une exoplanète, ou d’une planète en dehors de notre système solaire. Spitzer utilise un télescope infrarouge ultra-sensible pour étudier les astéroïdes, les comètes, les planètes et les galaxies lointaines.
- En 2009, Spitzer a découvert un anneau de Saturne, une structure fine et vaporeuse avec 300 fois le diamètre de la planète géante gazeuse.
- Spitzer a réalisé la première carte météo exoplanétaire des variations de température à la surface d’une exoplanète gazeuse.
| Nation | États-Unis d’Amérique (États-Unis) |
| Objectifs) | Orbite solaire, télescope spatial |
| Vaisseau spatial | Installation de télescope infrarouge spatial (SIRTF) |
| Masse du vaisseau spatial | 2 094 livres (950 kilogrammes) |
| Conception et gestion des missions | NASA/JPL-Caltech |
| Véhicule de lancement | Delta 7920H (n° D300) |
| Date et heure de lancement | 25 août 2003 / 05:35:39 TU |
| Site de lancement | Cap Canaveral, Floride / SLC-17B |
| Instruments scientifiques |
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En profondeur : le télescope spatial Spitzer
Le télescope spatial Spitzer (anciennement Space Infrared Telescope Facility ou SIRTF) était le quatrième et dernier des « grands observatoires » de la NASA, après le télescope spatial Hubble (lancé en 1990), l’observatoire Compton Gamma Ray (1991) et le Chandra X -Observatoire Ray (1999).
Il transporte un télescope infrarouge de 34 pouces (85 centimètres) et trois instruments scientifiques dans le cadre de l’assemblage du télescope cryogénique (CTA).
Un modèle 3D du télescope spatial Spitzer de la NASA. Crédit : Applications et développement de la technologie de visualisation de la NASA (VTAD)
La mission prévue de deux ans et demi a été conçue pour détecter le rayonnement infrarouge de l’orbite héliocentrique. Le CTA a été refroidi à 5 degrés au-dessus du zéro absolu (moins 450 degrés Fahrenheit ou moins 268 degrés Celsius) à l’aide de 95 gallons (360 litres) d’hélium liquide pour s’assurer que la « chaleur corporelle » de l’observatoire n’interfère pas avec l’observation d’atmosphères cosmiques relativement froides. objets.
Spitzer a été lancé à 05:35:39 UT le 25 août 2003, sur un Delta II Heavy (dans une configuration Delta 7925H à deux étages) inséré le deuxième étage et la charge utile. L’orbite initiale était de 103 × 104 miles (166 × 167 kilomètres) à 31,5 degrés. Le deuxième étage s’est à nouveau allumé à 06h13 TU le 25 août 2003, envoyant à la fois le deuxième étage et l’observatoire sur une orbite hyperbolique. Le 3 septembre, le télescope se trouvait sur une orbite terrestre autour du Soleil.
Le couvercle anti-poussière du télescope a été éjecté le 29 août et sa porte d’ouverture s’est ouverte le lendemain. Dans cette orbite, à 0,996 × 1,019 UA, la Terre n’empêche pas l’observation de cibles potentielles.
Le 18 décembre 2003, le SIRTF a été renommé le télescope spatial Spitzer en l’honneur de Lyman S. Spitzer, Jr. (1914-1997), l’une des premières personnes à proposer l’idée d’utiliser des télescopes dans l’espace.
L’un des premiers succès de la mission (en 2005) a été de capter pour la première fois la lumière directe des planètes extrasolaires.
De nombreuses autres découvertes ont suivi au cours des quatre années suivantes, notamment la vision de la lumière des premiers objets de l’univers, la cartographie du temps sur une planète extrasolaire pour la première fois, la recherche de vapeur d’eau sur une autre planète extrasolaire et l’identification d’un nouvel anneau (l’anneau Phoebe ) autour de Saturne.Certains des bonbons pour les yeux cosmiques les plus populaires de Spitzer.
L’observatoire a fonctionné bien plus longtemps que prévu, mais son approvisionnement en hélium liquide s’est finalement épuisé à 22h11 TU le 15 mai 2009, près de six ans après son lancement. À ce stade, les scientifiques de la mission ont reconfiguré la mission sous le nom de Spitzer Warm Mission, qui utiliserait les deux modules à longueur d’onde la plus courte de la caméra infrarouge (IRAC), qui ne nécessitait pas l’hélium cryogénique pour fonctionner, pour les observations futures.
D’autres découvertes ont suivi. En août 2010, les données de Spitzer ont révélé l’identification de la première planète riche en carbone (connue sous le nom de WASP-12b) en orbite autour d’une étoile. En octobre 2012, les astronomes ont annoncé que les données de l’observatoire avaient permis une mesure plus précise de la constante de Hubble, la vitesse à laquelle l’univers s’étire.
L’année suivante, Spitzer a célébré 10 années complètes d’opération dans l’espace et a poursuivi le fonctionnement de ses deux instruments qui, en août 2014, ont observé une éruption de poussière autour d’une étoile (NGC 2547-ID8), probablement causée par une collision de gros astéroïdes. On pense que de tels impacts conduisent à la formation de planètes. Des découvertes continues basées sur les résultats de Spitzer (ainsi que des données intégrées aux informations d’autres observatoires spatiaux tels que Swift) ont été annoncées en avril 2015 (découverte de l’une des planètes les plus éloignées jamais identifiées, à environ 13 000 années-lumière de la Terre) et en mars 2016 (découverte de la galaxie la plus éloignée jamais détectée, une galaxie à haut redshift connue sous le nom de GN-z11). Ce dernier a été détecté dans le cadre du projet Frontiers Field qui combine la puissance de Spitzer, Hubble et Chandra. 
En août 2016, les planificateurs de mission du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA ont annoncé une nouvelle phase de la mission connue sous le nom de « Spitzer Beyond », s’appuyant sur une prolongation de mission de deux ans et demi accordée par la NASA plus tôt dans l’année. Parce que la distance entre Spitzer et la Terre s’est élargie au fil du temps, l’antenne du télescope doit être pointée à des angles plus élevés vers le Soleil pour communiquer avec la Terre. En conséquence, certaines parties du vaisseau spatial subiront des quantités croissantes de chaleur. Simultanément, ses panneaux solaires seront orientés à l’opposé du Soleil dans cette configuration, sollicitant ainsi davantage les batteries embarquées. Ces défis feront partie de la phase Spitzer Beyond.
En octobre 2017, la NASA a annoncé qu’elle recherchait des informations auprès de bailleurs de fonds potentiels qui pourraient être en mesure de soutenir le fonctionnement du télescope après l’épuisement du financement de la NASA. En août 2018, Spitzer a fêté ses 15 ans d’activité.
Initialement prévu pour une mission principale d’au moins 2,5 ans, le télescope spatial Spitzer de la NASA a dépassé de loin sa durée de vie prévue et continue de fonctionner après 15 ans.
Initialement prévu pour une mission principale d’au moins 2,5 ans, le télescope spatial Spitzer de la NASA a dépassé de loin sa durée de vie prévue – et continue de fonctionner après 15 ans.
Initialement prévu pour une mission principale de 2,5 ans, le télescope spatial Spitzer de la NASA a dépassé de loin sa durée de vie prévue – et continue de fonctionner après 15 ans. Les membres de la mission réfléchissent à certaines des découvertes les plus étonnantes et les plus surprenantes de Spitzer.
Une vue sur le passé
Avec sa vision infrarouge et sa haute sensibilité, Spitzer a contribué à l’étude de certaines des galaxies les plus lointaines de l’univers connu. La lumière de certaines de ces galaxies a voyagé pendant 13,4 milliards d’années pour atteindre la Terre. En conséquence, les scientifiques voient ces galaxies telles qu’elles étaient moins de 400 millions d’années après la naissance de l’univers.
Les études de ces galaxies très éloignées se sont appuyées sur les données de Spitzer et du télescope spatial Hubble, un autre des grands observatoires de la NASA. Chacun des quatre grands observatoires collecte la lumière dans une gamme de longueurs d’onde différente. En combinant leurs observations de divers objets et régions, les scientifiques peuvent obtenir une image plus complète de l’univers.
« Le programme des grands observatoires était vraiment un concept brillant », a déclaré Michael Werner, scientifique du projet Spitzer au Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, en Californie. « L’idée d’obtenir des images ou des données multispectrales sur les phénomènes astrophysiques est très convaincante, car la plupart des corps célestes produisent un rayonnement sur tout le spectre. Une galaxie moyenne comme notre propre Voie lactée, par exemple, émet autant de lumière infrarouge que de lumière visible. Chaque partie du spectre fournit de nouvelles informations. »Nouveaux mondes
Ces dernières années, les scientifiques ont utilisé Spitzer pour étudier les exoplanètes ou les planètes en orbite autour d’étoiles autres que notre Soleil, bien que ce ne soit pas quelque chose que les concepteurs du télescope avaient prévu.
Avec l’aide de Spitzer, les chercheurs ont étudié des planètes avec des surfaces aussi chaudes que des étoiles, d’autres que l’on croyait solides et bien d’autres entre les deux. Spitzer a étudié certaines des exoplanètes connues les plus proches de la Terre et certaines des exoplanètes les plus éloignées jamais découvertes.)
Spitzer a également joué un rôle clé dans l’une des découvertes d’exoplanètes les plus importantes de l’histoire : la détection de sept planètes, à peu près de la taille de la Terre, en orbite autour d’une seule étoile. Le système planétaire TRAPPIST-1 ne ressemblait à aucun système solaire extraterrestre jamais découvert, avec trois de ses sept planètes situées dans la « zone habitable », où la température pourrait être idéale pour que l’eau liquide existe à la surface des planètes. Leur découverte a été une étape séduisante dans la recherche de la vie ailleurs dans l’univers.
Parmi les autres découvertes majeures réalisées à l’aide du télescope spatial Spitzer, citons:
— Le plus grand anneau connu autour de Saturne , une structure fine et vaporeuse avec 300 fois le diamètre de Saturne.
— Première carte météo exoplanétaire des variations de température à la surface d’une exoplanète gazeuse. Les résultats ont suggéré la présence de vents violents.
— Recette de « soupe aux comètes ». Spitzer a observé les conséquences de la collision entre le vaisseau spatial Deep Impact de la NASA et la comète Tempel 1, découvrant que le matériau cométaire de notre propre système solaire ressemble à celui qui entoure les étoiles proches.
— Les repaires cachés des stars naissantes . Les images infrarouges de Spitzer ont fourni des vues sans précédent sur les berceaux cachés où les jeunes étoiles grandissent, révolutionnant notre compréhension de la naissance stellaire.
— Buckyballs dans l’ espace . Les buckyballs sont des molécules de carbone en forme de ballon de football découvertes lors de recherches en laboratoire avec de multiples applications technologiques sur Terre.
— L’une des cartes les plus complètes de la galaxie de la Voie lactée jamais compilées, y compris la carte la plus précise de la grande barre d’étoiles au centre de la galaxie, créée à l’aide des données Spitzer du projet Galactic Legacy Mid-Plane Survey Extraordinaire, ou GLIMPSE.
Un voyage prolongé
Spitzer a enregistré plus de 106 000 heures d’observation. Des milliers de scientifiques du monde entier ont utilisé les données de Spitzer dans leurs études, et les données de Spitzer sont citées dans plus de 8 000 articles publiés.
La mission principale de Spitzer a duré 5,5 ans, période pendant laquelle le vaisseau spatial a fonctionné dans une « phase froide », avec une alimentation en hélium liquide refroidissant trois instruments embarqués juste au-dessus du zéro absolu. 
En juillet 2009, après l’épuisement de l’approvisionnement en hélium de Spitzer, le vaisseau spatial est entré dans une soi-disant «phase chaude». L’instrument principal de Spitzer, appelé Infrared Array Camera (IRAC), dispose de quatre caméras, dont deux continuent de fonctionner pendant la phase chaude avec la même sensibilité qu’elles ont maintenue pendant la phase froide.
Spitzer orbite autour du Soleil sur une orbite de fuite de la Terre (ce qui signifie qu’il traîne littéralement derrière la Terre alors que la planète orbite autour du Soleil) et a continué à tomber de plus en plus loin derrière la Terre au cours de sa vie. Cela pose désormais un défi pour le vaisseau spatial, car pendant qu’il télécharge des données sur Terre, ses panneaux solaires ne font pas directement face au Soleil. Par conséquent, Spitzer doit utiliser l’alimentation de la batterie pendant les téléchargements de données. Les batteries sont ensuite rechargées entre les téléchargements.
En 2016, Spitzer est entré dans une mission prolongée baptisée « Spitzer Beyond ». Le vaisseau spatial devrait actuellement poursuivre ses opérations jusqu’en novembre 2019, plus de 10 ans après être entré dans sa phase chaude.
Pour célébrer les 15 ans de Spitzer dans l’espace, la NASA a lancé deux nouveaux produits multimédias : l’application NASA Selfies pour iOS et Android, et l’Exoplanet Excursions VR Experience pour Oculus et Vive, ainsi qu’une version vidéo 360 pour smartphones. Les découvertes incroyables et les images étonnantes de Spitzer sont au centre de ces nouveaux produits.
Le JPL gère la mission du télescope spatial Spitzer pour la direction des missions scientifiques de la NASA, à Washington. Les opérations scientifiques sont menées au Spitzer Science Center de Caltech à Pasadena, en Californie. Les opérations des engins spatiaux sont basées à Lockheed Martin Space Systems Company, Littleton, Colorado. Les données sont archivées dans les archives scientifiques infrarouges hébergées à l’IPAC à Caltech. Caltech gère le JPL pour la NASA.
La mission du télescope spatial Spitzer
Le télescope spatial Spitzer, le grand observatoire de la NASA pour l’astronomie infrarouge, a été lancé le 25 août 2003 et renvoie d’excellentes données scientifiques de son orbite solaire en retrait de la Terre. Spitzer combine la sensibilité intrinsèque réalisable avec un télescope cryogénique dans l’espace avec la grande puissance d’imagerie et spectroscopique des réseaux de détecteurs modernes pour fournir à la communauté des utilisateurs d’énormes gains de capacité pour l’exploration du cosmos dans l’infrarouge. Les systèmes d’observatoire fonctionnent en grande partie comme prévu et la durée de vie cryogénique projetée est d’environ cinq ans. Spitzer est ainsi à la fois un précurseur scientifique et technique des missions d’astronomie infrarouge du futur. Ce très bref article renvoie les lecteurs intéressés à plusieurs ensembles de publications récentes qui décrivent en détail les caractéristiques scientifiques et techniques de Spitzer.
Le télescope spatial Spitzer de la NASA a été lancé le 25 août 2003 depuis la base aérienne de Cap Canaveral en Floride. Dérivant sur une orbite terrestre unique autour du Soleil, Spitzer a vu un univers optiquement invisible dominé par la poussière et les étoiles.
Pendant des années, les astronomes ont essayé de placer des télescopes au-dessus de l’atmosphère, pour avoir un aperçu d’un univers infrarouge autrement caché. Cette section explore l’héritage de l’astronomie infrarouge, qui culmine avec le télescope spatial Spitzer de la NASA, l’observatoire spatial infrarouge le plus sensible jamais lancé.
Take a listen to M104! 👂
A trio of telescopes observed this galaxy. From top to bottom, these views are from the Spitzer Space Telescope (infrared), Hubble (visible), and @chandraxray (X-ray).
Find out more! ⬇️ pic.twitter.com/CkFBaMZ4kX
— Hubble (@NASAHubble) June 26, 2023
Le télescope spatial Spitzer de la NASA est une merveille technologique, comportant de nombreuses innovations jamais utilisées auparavant dans une mission spatiale. Cela peut sembler une contradiction, mais Spitzer doit être simultanément « froid » et « chaud » pour fonctionner correctement.
L’assemblage du télescope cryogénique
Tous les articles froids de Spitzer ont été conservés dans l’ assemblage du télescope cryogénique (CTA) , qui était composé de quatre parties principales : le télescope , la chambre à instruments multiples ( caméra infrarouge à matrice , spectrographe infrarouge et photomètre d’imagerie multibande ), le cryostat et l’extérieur . Groupe Shell .
Pour éviter que l’hélium liquide ne soit épuisé trop rapidement, le CTA était fixé au télescope avec des entretoises isolantes spéciales et était entouré d’une série de boucliers de rayonnement thermique qui empêchaient la chaleur du vaisseau spatial d’atteindre le télescope.
L’enveloppe extérieure de l’Observatoire était en aluminium. Il était peint en noir sur le côté opposé au Soleil, pour rayonner autant de chaleur dans l’espace que possible, et était brillant sur le côté orienté vers le Soleil, pour refléter la lumière du Soleil au lieu de l’absorber. Le panneau solaire et les boucliers du vaisseau spatial ont bloqué le CTA du Soleil et du reste du vaisseau spatial à tout moment, aidant à garder le CTA aussi frais que possible.
Le vaisseau spatial de Spitzer faisait référence à la partie non refroidie de l’observatoire, y compris l’assemblage du panneau solaire, le bus du vaisseau spatial et tous les composants montés dans le bus qui fournissaient les fonctions d’ingénierie de l’observatoire. Ces composants comprenaient les panneaux solaires, l’unité de commande et de traitement des données, le sous-système de contrôle de réaction, le sous-système de télécommunications, le sous-système de production et de distribution d’énergie, le sous-système de contrôle de pointage et le logiciel de vol.
Le vaisseau spatial se composait de deux parties principales : les panneaux solaires, qui fournissaient de l’énergie électrique au vaisseau spatial et protégeaient l’assemblage du télescope cryogénique du Soleil ; et le bus spatial : une structure octogonale qui abritait l’avionique et les parties électroniques chaudes des instruments scientifiques. Le vaisseau spatial a fourni de l’énergie électrique aux instruments scientifiques, orienté et stabilisé le télescope, stocké et compressé les données des instruments scientifiques pour une transmission ultérieure à la Terre, exécuté les commandes stockées pour exécuter le programme d’observation prévu et communiqué avec le système au sol. Toutes les communications avec Spitzer ont eu lieu via le Deep Space Network de la NASA.
Nouveautés
Lorsque l’Académie nationale des sciences a déclaré que le télescope spatial Spitzer était la nouvelle initiative la plus prioritaire en astronomie et en astrophysique pour les années 1990, les coûts de développement de la mission s’élevaient à environ 2,2 milliards de dollars. Cependant, l’observatoire a subi des changements radicaux dans sa conception pour répondre à l’évolution des contraintes de coût.
De plus, les progrès continus de la technologie des détecteurs infrarouges, associés à des choix innovants en orbite et à la conception de systèmes cryogéniques, ont maintenu la vitalité scientifique du télescope à environ un tiers du coût initial.
Parmi les innovations majeures, citons : les développements de détecteurs infrarouges , le choix intelligent de l’orbite , la télémétrie de stockage et de vidage et la gestion de projet .
https://www.jpl.nasa.gov/news/15-years-in-space-for-nasas-spitzer-space-telescope
https://solarsystem.nasa.gov/missions/spitzer-space-telescope/in-depth/
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0273117705004187
https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2004ApJS..154….1W/abstract