Le télescope Webb : une source d’émerveillement à la fois esthétique et technologique | Monica Gradi

Oe mardi après-midi, nous avons eu droit à certaines des images les plus détaillées de l’univers que quiconque ait jamais vues. Les images ont été les premières à être publiées par le télescope spatial James Webb (JWST) et ont été accueillies avec joie par les astronomes et les journalistes. Le premier parce que les images démontraient que le télescope fonctionnait et le second parce que les images seraient beaucoup plus agréables à voir en première page d’un journal que les candidats à la direction du Parti conservateur.

Les premières images sont, littéralement, merveilleuses. Les astronomes spécialisés peuvent voir les détails de la naissance et de la mort des étoiles, ainsi que toutes les étapes intermédiaires ; et témoin de la lentille gravitationnelle, prédite par Einstein, auparavant seulement partiellement enregistrée par le prédécesseur du JWST, le télescope spatial Hubble (HST). Ils continuent de s’extasier sur le nombre et la diversité des exoplanètes – des planètes extérieures au système solaire – que le JWST devrait trouver, et sur la manière dont les instruments du télescope pourront détecter et analyser les atmosphères exoplanétaires. La première signature de vie sur une planète au-delà du système solaire pourrait être enregistrée par le JWST.

Ces découvertes sont importantes et extrêmement significatives – pour les astronomes et les astrophysiciens. Mais quelle est l’importance du JWST pour le nombre beaucoup plus important de personnes pour qui le plus proche de l’étude des étoiles est une lecture quotidienne de leur horoscope ? Il est vrai que l’augmentation de la somme des connaissances humaines est une bonne chose. Et que comprendre l’origine de l’univers et le potentiel de vie au-delà de la Terre sont des questions qui animent de nombreux scientifiques (moi y compris). Mais le prix de 8,4 milliards de livres sterling en vaut-il la peine ? Qu’est-ce qui pourrait sortir du JWST qui nous profite à tous ?

Pour commencer, il y a la valeur inspirante des images. La simple joie d’apprécier leur beauté. La couleur et la texture des images que nous avons vues me rappellent les œuvres de certains des meilleurs artistes. Qu’est-ce que Turner ou Monet auraient été poussés à peindre s’ils avaient pu voir la photo du JWST de la nébuleuse Carina ? Comment les artistes contemporains, y compris les poètes et les musiciens, pourraient-ils s’inspirer du JWST, nous enrichissant tous de leurs interprétations ?

Il y a, cependant, des avantages plus pratiques qui sont déjà venus du télescope. Les vrais héros de l’histoire du JWST ne sont pas les scientifiques qui interpréteront les résultats. Pas même les spécialistes des instruments qui ont conçu et construit l’équipement qui détectera les planètes, les étoiles et les galaxies. Les héros sont les ingénieurs et les technologues qui ont construit le télescope. Si le JWST repousse les limites de la distance à laquelle les cosmologistes peuvent remonter dans le temps, il a été rendu possible par des ingénieurs repoussant les limites de la technologie. Et chaque fois que les technologies progressent dans un domaine, les opportunités d’appliquer ces avancées ailleurs s’ensuivent inévitablement.

Quelles avancées ont (jusqu’à présent) été reconnues par le JWST ? Il y en a au moins deux qui ont résulté de la conception du miroir, le réseau d’hexagones plaqué or de 6,5 m. En termes simples, un télescope est un seau pour collecter le rayonnement – plus le seau est grand, plus le rayonnement peut être collecté sur une période de temps. La première image publiée par le JWST était celle d’un amas de galaxies portant le nom peu mémorable SMACS 0723. Il avait fallu un peu plus de 12 heures pour le collecter – en comparaison avec une version moins distincte d’une région similaire produite sur plusieurs semaines par le 2.4 TVH à l’échelle m. Ainsi, plus votre seau est grand – ou plus votre miroir est large – plus vous pouvez obtenir une image rapidement.

Le miroir du JWST est en béryllium, un métal beaucoup plus léger que l’aluminium ou le verre. Il a été fabriqué en 18 plaques de forme hexagonale, et c’est à partir de ces plaques que la première retombée technologique a été reconnue. Les assiettes doivent être plates. Vraiment, vraiment plat, car toute distorsion ruinerait la capacité du télescope à produire des résultats utiles. Et, rappelez-vous, le JWST est à environ un million de kilomètres de la Terre, donc si quelque chose ne va pas, il ne peut pas être réparé par des ajouts physiques à la structure.

Les ingénieurs ont développé un capteur amélioré pour mesurer la diffusion de la lumière depuis l’avant du miroir, en recherchant en fait des bosses et des bosses sur la surface dont la taille était inférieure à la largeur d’un cheveu humain. Cette technologie est aujourd’hui mise en œuvre dans le secteur de la santé, pour rechercher les irrégularités de la forme de l’œil, permettant un diagnostic plus rapide des problèmes oculaires. Il est prévu que le capteur trouvera également de nombreuses autres utilisations, telles que la détection du gonflement des vaisseaux sanguins et des impuretés dans les semi-conducteurs.

Deuxièmement, une fois que le JWST est arrivé à sa station désignée, le réseau a été déplié. Chaque segment devait être aligné, en utilisant de minuscules moteurs (actionneurs) pour les pousser en position. Encore une fois, la précision requise pour aligner correctement les miroirs était inférieure à la largeur d’un air humain. Les actionneurs sont largement utilisés dans de nombreux secteurs – et la conception d’une nouvelle génération de moteurs à commande automatique encore plus petits a une gamme d’applications, allant du positionnement de précision des instruments chirurgicaux à la détection de la vie dans des situations dangereuses. Il y aura sans doute d’autres bénéfices, et la beauté des images sera toujours avec nous.

Une dernière pensée. Cela vous a peut-être échappé, mais je n’ai pas fait référence au JWST de la Nasa. C’est parce que ce n’est pas le JWST de la Nasa. Il a été conçu et construit par un consortium : les agences spatiales européenne et canadienne (ESA et CSA, respectivement) travaillant aux côtés de la Nasa.

Dans le cadre de notre adhésion à l’ESA, le Royaume-Uni a joué un rôle majeur dans la conception et la construction de Miri, l’instrument infrarouge moyen du JWST. Le Royaume-Uni a une industrie spatiale florissante, les chiffres du gouvernement montrant qu’il a ajouté quelque 16,5 milliards de livres sterling à notre économie en 2019/20, ce qui nous a permis de lancer nos propres JWST. Le secteur spatial a une prévision de croissance positive, malgré une économie en déclin, et cela vaut bien plus que n’importe quelle prédiction d’horoscope sur les cadeaux des stars.