Le télescope spatial Hubble est en orbite autour de la Terre depuis 1990. Et il continue de fonctionner aujourd’hui, alors qu'à la base, c'était prévu qu’il fonctionne pendant seulement 15 ans.

Grace au télescope Hubble, on a pu obtenir des images d’une résolution jusqu’alors inégalée. Quand on utilise un télescope au sol, la lumière des objets célestes doit d’abord traverser l’atmosphère terrestre. Sauf que l’atmosphère est pas homogène et bouge au cours du temps, ce qui rend les images astronomiques légèrement floues.Mais depuis l’orbite de la Terre, on n’est plus génés par l’atmosphère donc on peut obtenir des images beaucoup plus nettes.

C’est pour ça que pendant des dizaines d’années, des astronomes tels que Lyman Spitzer et Nancy Grace Roman ont œuvré pour qu’un télescope soit mis en orbite autour de la Terre.

Hubble était la consécration de ces efforts. Mais sa mise en service n’a pas été de tout repos.

Le financement d’un Grand Observatoire spatial, le premier de son genre, a été approuvé par le Congrès américain en 1977. La NASA avait déjà envoyé deux télescopes en orbite autour de la Terre, mais ils étaient moins ambitieux que ce nouveau projet. Hubble allait être un télescope avec un miroir de 2,4 mètres de diamètre.

Fabriquer des engins qui doivent fonctionner dans l’espace, c’est compliqué. Et pendant la fabrication de Hubble, plusieurs composants ont connu des retards et des dépassements de budget. En 1986, Hubble avait déjà couté plus d’un milliard de dollars.

Début 1986, on pensait que ce serait possible de lancer le télescope avant la fin de l’année. Mais Hubble devait être lancé à bord de la navette spatiale. Malheureusement, le 28 janvier 1986, la navette Challenger a explosé au décollage. Pour éviter qu’un tel désastre ne se reproduise, les lancements de navette spatiale ont été mis en pause pendant presque trois années, le temps que la NASA mène l’enquête sur l’accident.

Et en attendant que la navette spatiale reprenne du service, il fallait stocker le télescope Hubble dans une salle propre, ce qui a encore augmenté le budget nécessaire de plusieurs dizaines de millions de dollars.

Enfin, en avril 1990, ça y est, après tant d’années d’attente, le télescope Hubble est envoyé dans l’espace à bord de la navette spatiale Discovery. Les scientifiques attendaient les premières images prises par Hubble avec impatience. Mais ces images tant espérées… et ben elles étaient floues.

Alors, certes, elles étaient de légèrement meilleure qualité que les images prises depuis le sol. Mais elles étaient loin d'être aussi nettes que ce à quoi on s’attendait. Il y avait donc un sérieux problème avec le télescope. Certains craignaient même que la mission soit abandonnée à cause de ce défaut.

En analysant les images, les scientifiques ont compris que le miroir primaire – qui fait 2,4 mètres de diamètre – avait été mal poli. Il avait pas manqué de manières, hein. On lui avait juste pas donné la bonne forme. Pour fabriquer un miroir de télescope, en gros, on prend une plaque de verre, et on ponce jusqu'à ce que le morceau de verre ait la bonne forme. Puis on le nettoie, et on le couvre d’une fine couche d’aluminium, ou d’un autre matériau réfléchissant.

Dans le cas du miroir de Hubble, 2200 nanomètres de trop avaient été enlevés sur le bord. C’est environ 30 fois moins que l'épaisseur d’un cheveu. A cause de ce défaut qui peut sembler infime, les rayons de lumière ne tombaient pas au bon endroit sur la caméra. En somme, Hubble était myope.

Ce qui est le plus étonnant, c’est que la méthode de fabrication du miroir de Hubble devait permettre aux défauts du télescope d'être inférieurs à 10 nanomètres. Alors comment est-ce qu’un défaut de 2200 nanomètres a pu apparaître ? Tout simplement parce que la machine qui testait la forme du miroir avait été mal assemblée. Du coup, le miroir avait été poli avec beaucoup de précision, mais pas avec la bonne forme.

Avant d'être assemblé avec le reste du télescope, le miroir avait quand même été testé avec une deuxième machine. Cette machine utilisait une technologie différente de la première. Et elle disait qu’il y avait un défaut dans la forme du miroir. Mais comme la première machine était réputée plus fiable que la deuxième, ce résultat n’a pas été pris en compte.

Pour que les images soient quand même utilisables, les ingénieurs ont écrit un programme informatique qui permettait de corriger une partie des défauts dans les images de Hubble. Mais ça ne permettait pas de tout corriger.

Heureusement, c'était prévu que la navette spatiale puisse faire des opérations de maintenance sur le télescope. Les ingénieurs ont donc conçu l'équivalent d’une paire de lunettes pour Hubble, et des astronautes sont allé les installer.

Pour faire de la place pour cette paire de lunettes, un des instruments du Hubble a dû être retiré. Mais grace à cette réparation en orbite, Hubble a pu atteindre la résolution d’image prévue, et nous a permis d’en apprendre plein sur le système solaire, les étoiles, les galaxies et le cosmos.

Vous pouvez écouter cette histoire dans le podcast SpaceSheep.

Image : Le télescope en train d'être déployé par la navette spatiale le 25 avril 1990. NASA. https://www.wikiarchives.space/picture.php?/53197/category/3750

Pour aller plus loin

• Un recueil de documents historiques de la NASA, chapitre 3 : https://www.history.nasa.gov/SP-4407/ETUv5.pdf
• Hubble n’est pas le premier télescope spatial : https://blogs.scientificamerican.com/observations/the-worlds-first-space-telescope/
• L’histoire de Hubble : https://www.nasa.gov/content/about-the-hubble-story
• Les découvertes qui ont été permises par Hubble : https://link.springer.com/book/10.1007/0-387-36082-4
• Les télescopes spatiaux qui ont précédé Hubble : https://blogs.scientificamerican.com/observations/the-worlds-first-space-telescope/