Observation spatiale

L'observation spatiale est la science aussi appelée astronautique consacrée aux outils et techniques d'exploration spatiale.

Histoire de l’observation du ciel[modifier | modifier le wikicode]

Le ciel est l’endroit qui permet l’observation de phénomènes naturels, météorologiques ou astronomiques ; aussi bien le jour et la nuit. En effet, le soleil, les nuages, la Lune, ou encore le phénomène optique comme par exemple l’arc-en-ciel, peuvent être observés le jour. Quant à la nuit, il est possible de voir la Lune, les étoiles, les planètes ou même les étoiles filantes.

L’observation du ciel réserve aussi des phénomènes rares comme les aurores, les comètes, les éclipses lunaires et solaires.

Plusieurs moyens existent pour observer le ciel. Le premier instrument d’observation naturel, l’œil, a permis, depuis l’Antiquité, d’observer les phénomènes naturels encore inconnus à cette époque. On a même pu répertorier un grand nombre d’étoiles et de planètes.

Il permet de voir quasiment à l’infini. Par exemple, il est possible de voir la galaxie d'Andromède, située à 2,6 millions d'années-lumière de la Terre (c’est l’élément le plus lointain visible à l’œil nu, équivalent à 26 fois la taille de notre galaxie). Toutefois, l'œil, même sans défaut, connaît des limites, comme par exemple sa taille, son temps d'exposition à la lumière faible ou encore son domaine de longueurs d'ondes limité au visible uniquement.

Un objet révolutionnaire pour l’observation spatiale fut bien évidemment la création des lunettes astronomiques, au début du XVII siècle. Cet instrument est composé de deux lentilles fournissant une image grossie d'un objet lointain.

Nous devons les premières lunettes astronomiques aux savants italiens Giambattista della Porta et Galilée, qui a donné son nom à la première, la Lunette de Galilée. Toutefois, les lunettes ne peuvent pas fournir un très grand grossissement, car la lumière s'affaiblit en traversant les lentilles. De ce fait, plus on grossit une image, plus sa lumière faiblit.

Observation depuis la Terre[modifier | modifier le wikicode]

L’observation spatiale depuis la Terre se réalise à l’aide de techniques utilisées aussi dans l’espace.

Comme supports, nous utilisons par exemple les télescopes, les lunettes astronomiques ou les radiotélescopes. Ces appareils d’observation ont été conçu récemment.

Les télescopes[modifier | modifier le wikicode]

Interféromètre

Le télescope est basé sur l’utilisation de miroirs. Il se compose de deux miroirs, montés dans un tube. Le télescope rend possible d’importants grossissements et donne accès à l'observation de détails très fins.

C’est Isaac Newton qui réalise les premiers télescopes vraiment performants et c’est l'astronome William Herschel qui, en construisant un télescope de grande dimension, a découvert la planète Uranus en 1781.

Depuis, les télescopes ont bien changé en se modernisant par le biais des nouvelles technologies : ils ont été équipés d’instruments modernes, aux technologies précises et sophistiquées permettant une observation de plus en plus précise et l’intérêt d’observer toujours de plus en plus loin.

Ces télescopes rendus « modernes » se différencit des contemporains du fait de la taille de leurs miroirs principaux se stabilisant aux alentours de 8 à 10 mètres. En comparaison avec la taille de l’œil, ils sont environ 350 fois plus grands !

Parmi les instruments associés aux nouveaux télescopes on peut par exemple maintenant

suivre dans le temps l’évolution de la luminosité des étoiles et galaxies,
connaître la composition d’une étoile,
avoir accès à des ondes différentes de celles que l’on observe habituellement
ou masquer des étoiles trop lumineuses pour mieux observer leur entourage.

Le « Very Large Telescope (VLT) Array » est un équipement moderne et très important de l'astronomie européenne. Il se compose de huit télescopes, dont quatre mobiles. Tous ces télescopes peuvent ensuite fonctionner ensemble pour former un « interféromètre » géant : il permet aux astronomes de discerner des détails avec une précision jusqu'à 25 fois plus importante qu'avec les télescopes utilisés séparément.

Les défis du télescope sont actuellement d'en fabriquer possédant des miroirs de taille de plus en plus grande (aujourd'hui : VLT → miroir primaire de 10m ; futur proche : ELT → 40m !)

Le radiotélescope[modifier | modifier le wikicode]

Ces télescopes sont différents car ils ne captent pas la lumière visible des astres comme ceux vus précédemment mais certaines ondes qu’ils émettent.

L’observatoire ALMA (Atacama Large Millimeter Array) est un réseau de radiotélescopes consacré à l’observation de l’Univers dans un domaine différent de celui des télescopes du VLT. Ces observations requièrent un ciel très sec et un observatoire aussi élevé que possible car la vapeur d’eau de notre atmosphère absorbe fortement ces ondes. C’est une des difficultés rencontrées lorsqu’on travaille avec ce genre d’instruments.

Problèmes liés à l'observation terrestre[modifier | modifier le wikicode]

Plusieurs facteurs nuisent aux conditions d’observation.

La pollution lumineuse[modifier | modifier le wikicode]

Quand on parle de pollution lumineuse, on pense à l’activité humaine : éclairages urbains, enseignes lumineuses. Toutes ces sources lumineuses engendrent une nappe diffuse de lumière qui empêche d'observer les étoiles. On compte près d'un millier d'étoiles qui ne sont pas visibles en ville à cause de cette pollution.

À cause de ce phénomène, les observatoires sont situés dans des lieux reculés loin des concentrations de lumières artificielles.

En ville, sont observables les points les plus brillants tels que

l’étoile du berger,
les étoiles principales de la Grande Ourse
ou celles de Cassiopée
et la Lune.

La turbulence atmosphérique[modifier | modifier le wikicode]

L'atmosphère est faite de multiples bulles de température et de taux d'humidité différents. Leurs indices optiques sont donc différents. Les rayons lumineux issus d'une étoile subissent donc des déviations aléatoires en fonction de la zone d'atmosphère traversée. Ainsi, à cause de l'atmosphère, les rayons lumineux ne sont pas parallèles entre eux au niveau du sol, mais avec des angles aléatoires. C’est le parallélisme des rayons, qu’on obtient sans atmosphère, qui est important pour que les rayons se réunissent en un point (le foyer) et que l’image soit belle sur le télescope.

La lumière zodiacale[modifier | modifier le wikicode]

C’est une faible lueur de forme vaguement triangulaire visible sur le ciel nocturne. Elle est produite par la présence de poussière dans l’espace entre les planètes qui réfléchit la lumière du soleil. La lumière zodiacale est très faiblement lumineuse et complètement masquée par la lumière de la Lune ou toute pollution lumineuse. La lumière zodiacale représente 60 % de la luminosité d'une nuit sans lune.

La couche d'ozone[modifier | modifier le wikicode]

La couche d’ozone a la particularité d'absorber la plupart des rayonnements ultra-violets en provenance du soleil ; elle empêche certaines particules pouvant nous renseigner sur la composition chimique des étoiles de nous parvenir.

La restriction aux longueurs d'ondes[modifier | modifier le wikicode]

Les éléments présents dans l’Univers émettent des ondes de différents types (de différente longueur d’onde) : des rayons gamma, des rayons X, des ultra-violets, de la lumière visible, des infra-rouges, des micro-ondes et des ondes radio.

Parmi toutes ces ondes différentes, seules celles de la lumière visible sont facilement observables depuis le sol ; d'autres le sont depuis la Terre, mais en hauteur, en avion par exemple. C’est ce qui nous oblige à trouver des solutions pour les capter autrement.

Solutions[modifier | modifier le wikicode]

Optique adaptative sur Terre[modifier | modifier le wikicode]

Pour corriger la turbulence, on utilise un système nommé optique adaptative. Il utilise un miroir déformable qui compense la turbulence atmosphérique. C’est ainsi que les rayons peuvent tous être réunis pour se rejoindre au centre du télescope, le foyer et donner une meilleure image.

Observation depuis l'espace[modifier | modifier le wikicode]

Depuis l'espace, toutes ces limitations disparaissent.

Observation depuis l'espace[modifier | modifier le wikicode]

En retirant les turbulences, l'observation spatiale est de qualité nettement supérieure que celle exercée depuis la Terre.

On peut combiner les observations faites sur Terre et dans l’espace pour obtenir de meilleurs clichés et avoir accès à tous les types d’ondes. Plusieurs outils apportent un ce type de support.

Hubble[modifier | modifier le wikicode]

Le télescope spatial Hubble est un grand télescope en orbite autour de la Terre. Les images faites par ce télescope sont d'une netteté irréprochable. Ces images transmises par l'observatoire spatial ont permis d'explorer les profondeurs de l'espace et ont révélé des phénomènes stupéfiants.

Les satellites[modifier | modifier le wikicode]

Les satellites sont envoyés dans l’espace pour orbiter autour de la Terre mais ne servent pas seulement aux observations. Il y a également des satellites de communications, de télédétection ou encore de navigation.

Pioneer 11, sonde spatiale

Une sonde spatiale est un vaisseau qui est envoyé plus loin que l’orbite de la Terre et nous fait découvrir des zones plus éloignées. Celle-ci avait pour mission de faire une première reconnaissance de régions externes au système solaire qui n'avaient jamais été explorées et également survoler Saturne ou Jupiter jusqu’à ce qu’elle n’ait plus assez d’énergie.

Voyager 1 & 2, sondes spatiales

Ces deux sondes avaient pour but d’étudier les planètes externes au système solaire, notamment les systèmes de Jupiter et de Saturne. Après les avoir survolées ainsi que leurs satellites, les deux sondes continuent leur voyage infini et nous fournissent toujours des informations sur de nouvelles zones. Elles sont maintenant sorties de l’influence du Soleil et sont les objets créés par l’Homme les plus éloignés dans l’espace.

Gaia, mission spatiale astrométrique

Cette mission est consacrée à la mesure de la position, de la distance et du mouvement des étoiles, développée par l'Agence spatiale européenne (ESA). Cette branche de l'astronomie est consacrée à la mesure des positions et des mouvements des objets célestes comme les étoiles, les planètes, les astéroïdes et les galaxies.

Chandra, télescope spatial à rayons X

Il utilise la technologie des télescopes Wolter, qui sont composés de beaucoup de miroirs réfléchissants dits « rasants », c'est-à-dire qu'ils sont presque à l'horizontale, ce qui permet de dévier très légèrement la lumière qui rentre dans le télescope pour obtenir des images plus « nettes » dépendant de la focalisation.

HEAO-3, télescope spatial à rayons X et Gamma

Il permet de mesurer l'abondance d'éléments plus lourds que l'hélium dans l'espace, de recenser les étoiles lourdes, les Supernova.

Les autres contraintes difficilement contournables[modifier | modifier le wikicode]

Mais, l’observation depuis l’espace connaît un problème, celui du Soleil et des points de Lagrange. Un point de Lagrange est un point qui simule une masse virtuelle dans l'espace, causé par la superposition des champs gravitationnels de deux corps, qui leur permettrait d'orbiter autour dudit point.

Les points de Lagrange L numérotés sont des points tels qu'ils paraissent toujours immobiles du point de vu de la Masse 2.

Sources[modifier | modifier le wikicode]

Liens internes[modifier | modifier le wikicode]

Liens externes[modifier | modifier le wikicode]

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Sommaire

Histoire de l’observation du ciel[modifier | modifier le wikicode]

Observation depuis la Terre[modifier | modifier le wikicode]

Les télescopes[modifier | modifier le wikicode]

Le radiotélescope[modifier | modifier le wikicode]

Problèmes liés à l'observation terrestre[modifier | modifier le wikicode]

La pollution lumineuse[modifier | modifier le wikicode]

La turbulence atmosphérique[modifier | modifier le wikicode]

La lumière zodiacale[modifier | modifier le wikicode]

La couche d'ozone[modifier | modifier le wikicode]

La restriction aux longueurs d'ondes[modifier | modifier le wikicode]

Solutions[modifier | modifier le wikicode]

Optique adaptative sur Terre[modifier | modifier le wikicode]

Observation depuis l'espace[modifier | modifier le wikicode]

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Hubble[modifier | modifier le wikicode]

Les satellites[modifier | modifier le wikicode]

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