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BALTIMORE : "Trente jours de tension et d'adrénaline", c'est ainsi que Rusty Whitman décrit le mois qui l'attend, lui et la centaine d'ingénieurs en charge du bon déploiement dans l'espace du télescope James Webb, le plus puissant jamais lancé en orbite.
Au Space Telescope Science Institute, à Baltimore sur la côte Est américaine, c'est le calme avant la tempête du décollage, prévu en fin de semaine.
Pendant six mois, ses employés sous-traitants de la Nasa se relaieront 24h/24, jusqu'à ce que l'observatoire spatial soit fin prêt à explorer les confins de l'Univers pour le compte d'astronomes du monde entier.
Mais la période la plus cruciale sera le tout début de la mission: le télescope devra être placé sur la bonne trajectoire, et son miroir, ainsi que son indispensable pare-soleil, dépliés en plein vol. Une opération ultra-périlleuse.
"A la fin des 30 jours, je pourrai pousser un soupir de soulagement", confie à l'AFP Rusty Whitman, qui a eu pour tâche de mettre sur pied la salle de contrôle des opérations, où s'alignent des dizaines d'écrans. Ils permettront de suivre en temps réel les données transmises par James Webb.
Au premier rang, une unique personne sera en charge de l'envoi des commandes de vol au télescope, bijou d'ingénierie de 10 milliards de dollars.
Un peu plus loin, chaque ingénieur sera en charge de surveiller un sous-système en particulier. Le processus est largement automatisé, mais ils seront alertés en cas de données inattendues, et devront interpréter les informations reçues.
Une dizaine de répétitions générales ont eu lieu, avec des experts venus de Californie et d'Europe. Une équipe était alors chargée d'introduire des erreurs. Le défi: trouver une solution dans les temps.
Lors de l'un des tests, le courant s'est carrément coupé dans la salle de contrôle. "Ca n'était pas prévu!" se rappelle Rusty Whitman. "Mais les gens ont cru que ça faisait partie de l'exercice!" Heureusement, un générateur s'est mis en route.
"Je suis surtout nerveux de la possibilité qu'on ait oublié quelque chose", confie-t-il, citant l'exemple de travaux non loin du bâtiment, ayant menacé un câble de communication avec le télescope, quelques semaines seulement avant le lancement.
EN BREF
A quoi ressemble-t-il?
Sa pièce-maîtresse est son immense miroir principal, mesurant 6,6 mètres de diamètre et formé de 18 miroirs plus petits, de forme hexagonale. Ils sont faits de béryllium et recouverts d'or pour mieux réfléchir la lumière captée des confins de l'Univers.
L'observatoire comporte également quatre instruments scientifiques: des imageurs permettant de faire des photos du cosmos, et des spectromètres, qui décomposent la lumière pour étudier les propriétés chimiques et physiques des objets observés.
Le miroir et les instruments sont protégés par un énorme pare-soleil, composé de cinq couches superposées. Grandes comme un terrain de tennis, elles sont aussi fines qu'un cheveu, et faites de kapton, un matériau choisi pour sa résistance à des températures extrêmes: une face sera à plus de 110°C et l'autre à -235°C.
Également à bord: un module de service contenant le système de propulsion, de communication... Au total, l'observatoire pèse l'équivalent d'un bus scolaire.
Où va-t-il?
Le télescope va être placé en orbite à 1,5 million de kilomètres de la Terre, soit quatre fois la distance de notre planète avec la Lune.
Contrairement au télescope Hubble qui tourne autour de la Terre, James Webb sera lui en orbite autour du Soleil. Il évoluera en constant alignement avec le Soleil et la Terre, "derrière" celle-ci. Son miroir fera constamment dos à notre étoile.
Il mettra environ un mois à atteindre cette position, appelée point de Lagrange L2. A cette distance, aucune mission habitée de réparation ne peut être envisagée, comme cela avait été le cas pour Hubble.
Comment va-t-il se déployer?
Le télescope étant trop grand pour entrer dans une fusée, il a été plié sur lui-même. Une contrainte technique qui engendre la partie la plus compliquée de la mission: son déploiement dans l'espace, le plus périlleux jamais tenté par la Nasa.
Environ 30 minutes après le décollage, l'antenne de communication et les panneaux solaires l'alimentant en énergie seront déployés.
Puis le déploiement du pare-soleil, jusqu'ici plié comme un accordéon, commencera au sixième jour, bien après avoir dépassé la Lune. Ses fines membranes seront guidées par un mécanisme complexe impliquant 400 poulies et 400 mètres de câble.
Durant la deuxième semaine, viendra enfin le tour du miroir.
Une fois dans sa configuration finale, les instruments devront refroidir et être calibrés, et les miroirs très précisément ajustés. Au bout de six mois, le télescope sera prêt.
Milliers de scientifiques
L'Institut, installé sur le campus arboré de la prestigieuse université Johns Hopkins, est également chargé de la partie purement scientifique du programme. C'est-à-dire de s'assurer que le temps d'observation sera utilisé au mieux.
Le télescope fonctionnera quasiment 24h/24, soit 8.760 heures à remplir par an, avec cinq ans d'activités minimum.
Trous noirs, exoplanètes, lointaines galaxies, jeunes étoiles... Fin 2020, quelque 1.200 propositions d'observations ont été soumises par des scientifiques du monde entier.
Elles ont été passées en revue par plusieurs centaines de spécialistes indépendants, qui se sont réunis (virtuellement) durant deux semaines, au printemps dernier, pour en débattre.
Les propositions étaient anonymisées. L'institut a instauré cette règle pour un autre télescope spatial, Hubble, dont il gère également le programme scientifique. Résultat: une augmentation drastique du nombre de projets choisis venant de femmes ou de premiers candidats.
Or ces derniers, n'ayant parfois même pas encore fini leur doctorat, "sont exactement le genre de personnes dont nous voulons qu'elles utilisent l'observatoire, car elles ont de toutes nouvelles idées", a expliqué à l'AFP Klaus Pontoppidan, responsable scientifique pour James Webb.
In fine, pour la première année du télescope, près de 400 observations ont été sélectionnées et rendues publiques, représentant des milliers de chercheurs.
Certaines ne dureront que quelques heures, et la plus longue, environ 200.
Quelles seront les premières images dévoilées par James Webb? "Je ne peux pas le dire, c'est une surprise", sourit l'astronome.
Elles devront permettre aux scientifiques de vite se rendre compte des capacités des instruments à bord, uniques et ultra-puissants. Ils pourront ainsi aussitôt s'entraîner à l'interprétation des données collectées, à l'aide des logiciels conçus spécialement pour. Des ateliers leur sont proposés pour les aider.
"Nous voulons qu'ils puissent rapidement faire de la science avec. Et ensuite revenir et dire +nous devons faire davantage d'observations+" vers cette partie du ciel, à partir des informations récoltées, souligne M. Pontoppidan, qui travaille sur ce projet depuis onze ans.
Il se dit surtout enthousiaste de découvrir "ce qu'on ne peut pas prédire encore".
Un temps d'observation a été laissé libre pour pouvoir réaliser certaines observations en urgence, notamment celles qu'il n'était pas encore possible d'imaginer.
Lorsque Hubble avait été lancé, en 1990, aucune exoplanète n'était encore connue. On en a depuis découvert plusieurs milliers... Qui sait ce que James Webb révélera.
EN BREF
Que va-t-il faire?
James Webb a deux grandes missions scientifiques représentant plus de 50% du temps d'observation. D'abord, explorer les premiers âges de l'Univers, en remontant jusqu'à seulement quelques centaines de millions d'années après le Big Bang. Les scientifiques veulent observer les premières galaxies et les premières étoiles...
Sa deuxième grande mission sera d'étudier des exoplanètes, c'est-à-dire des planètes autour d'autres étoiles que notre Soleil, en quête d'environnements habitables, en étudiant notamment leur atmosphère.
La grande nouveauté de James Webb est qu'il opérera uniquement dans l'infrarouge proche et moyen. Il pourra ainsi voir à travers des nuages de poussière impénétrables pour Hubble, qui a une petite capacité infrarouge mais opère surtout dans la lumière visible et les ultraviolets.
Sont aussi prévues des observations plus proches, dans notre système solaire, de Mars ou encore Europe, une lune de Jupiter.
Depuis quand l'attend-on?
Le projet a été lancé dans les années 1990, et sa construction a commencé en 2004. Son décollage a maintes fois été repoussé, initialement en 2007, puis 2018... Notamment à cause de la complexité de son développement.
L'observatoire est issu d'une immense collaboration internationale, et intègre des instruments canadien et européen. Plus de 10.000 personnes ont travaillé sur le projet, dont le budget a explosé, pour un coût avoisinant finalement quelque 10 milliards de dollars.
Il opérera durant au moins 5 ans, et potentiellement jusqu'à plus de 10 ans.
