Première image des dommages causés par les micrométéoroïdes au télescope spatial James Webb


Le micrométéoroïde qui a frappé le télescope spatial James Webb en mai a causé beaucoup plus de dégâts que prévu et aura un impact durable sur les observations du télescope, selon un rapport de la NASA sur les performances du vaisseau spatial. En revanche, d’autres impacts de micrométéoroïdes au cours des six premiers mois de fonctionnement du vaisseau spatial ont eu un effet négligeable.

Le rapport contient une image montrant les dommages à un segment hexagonal du miroir principal de l’observatoire, appelé C3. “L’impact unique d’une micrométéorite qui s’est produit entre le 22 et le 24 mai 2022 a dépassé les attentes de dommages avant le lancement pour un seul micrométéoroïde”, indique le rapport de la NASA.

Trouvez la différence : images infrarouges du télescope spatial James Webb avant le lancement (à gauche) et après l’impact du micrométéoroïde (à droite). Le segment C3 endommagé se trouve en bas à droite du miroir.

Les performances du miroir principal sont déterminées par la façon dont il déforme la lumière des étoiles entrante et mesurées par une quantité appelée erreur de front d’onde rms (moyenne quadratique). Au début de la mission, le segment C3 avait une erreur de front d’onde de 56 nanomètres rms, un niveau similaire aux 17 autres segments du miroir principal. L’impact a augmenté l’erreur de front d’onde de C3 à 258 nm rms.

Les ingénieurs d’engins spatiaux peuvent modifier la position et la courbure de chaque segment et ont ainsi pu réduire l’erreur à 178 nm rms. Cela a un effet mesurable sur l’erreur du miroir principal dans son ensemble. “Cependant, l’effet était faible au niveau du télescope complet car seule une petite partie de la zone du télescope était affectée”, indique le rapport.

L’équipe JWST affirme que l’impact a augmenté l’erreur associée à l’ensemble du miroir principal à environ 59 nm rms. “Environ 5-10 nm rms au-dessus des meilleures valeurs rms d’erreur de front d’onde précédentes.” C’est bien dans les limites de performance que l’équipe espérait.

Néanmoins, l’impact soulève des questions sur la nature de l’environnement spatial dans lequel opère le JWST. Il s’agit d’un point dans l’espace à environ un million de kilomètres de la Terre où les champs gravitationnels du Soleil, de la Lune et de la Terre sont en équilibre et fournissent ainsi un emplacement relativement stable.

Avant la mission, les ingénieurs s’attendaient à ce que le vaisseau spatial soit touché environ une fois par mois par des micrométéoroïdes de masse négligeable. Parmi ceux qui ont frappé, “cinq ont eu des effets négligeables, contribuant un total combiné de <1 nm à l'erreur globale du front d'onde", indique le rapport. 19 autres impacts n'ont eu aucun effet détectable sur l'erreur de front d'onde. Mais un impact était beaucoup plus important.

Image miroir

Une question importante est de savoir si le vaisseau spatial a eu la malchance d’avoir été touché par un micrométéoroïde d’une telle énergie, si le vaisseau spatial est plus sensible qu’on ne le pensait ou si ces objets sont plus courants que prévu. Le taux et la nature des impacts futurs seront un facteur important pour répondre à cette question.

En attendant, la NASA envisage des options pour éviter d’autres dommages, comme pointer le vaisseau spatial dans certaines directions pour minimiser les risques d’impact, par exemple, en faisant face au miroir à l’opposé de la direction du voyage.

Par ailleurs, l’observatoire fonctionne bien. “Presque dans tous les domaines, les performances scientifiques du JWST sont meilleures que prévu”, indique le rapport.

Le processus de lancement a impliqué quelque 344 points de défaillance uniques, dont la plupart étaient liés au lancement. Maintenant, dit le rapport, il n’en reste plus que 49, dont 15 sont associés à des instruments scientifiques, mais ne mettraient pas fin à la mission s’ils se produisaient. La plupart des autres sont courantes dans les vols spatiaux, comme la présence d’un seul ensemble de réservoirs de carburant et d’une antenne à gain élevé.

“Le télescope et la suite d’instruments ont démontré la sensibilité, la stabilité, la qualité d’image et la gamme spectrale nécessaires pour transformer notre compréhension du cosmos grâce à des observations allant des astéroïdes géocroiseurs aux galaxies les plus lointaines”, conclut le rapport.


Réf : Caractérisation des performances scientifiques du JWST depuis la mise en service : arxiv.org/abs/2207.05632



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