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Pourquoi le JWT se positionnera à 1,5 million de km de la Terre

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Illustration du James Webb Telescope en orbite. Crédits : ESA

Le James Webb Telescope, dont le lancement est prévu le 25 décembre 2021, se positionnera sur le point de Lagrange 2 (L2), à environ 1,5 million de kilomètres de la Terre. Deux raisons principales ont amené les chercheurs à jeter leur dévolu sur cette « place de parking ».

Le point de Lagrange 2

Le James Webb Telescope, ou JWT, est souvent désigné comme le digne successeur de Hubble qui nous a régalés durant ces trois dernières décennies. L’observatoire, dont le coût de développement dépasse aujourd’hui les dix milliards de dollars, est considérablement plus gros, plus complexe et plus puissant que son ainé. Il se placera également beaucoup plus loin, au point de Lagrange Point 2 (L2).

Un point de Lagrange (noté L1 à L5) est une position où les champs de gravité de deux corps en mouvement orbital l’un autour de l’autre fournissent la force centripète requise pour que ce point de l’espace accompagne simultanément le mouvement orbital des deux corps. Trois de ces points de Lagrange (L1, L2 et L3) sont situés sur l’axe reliant les deux corps, en l’occurrence ici le Soleil et la Terre.

Le point L2, celui qui nous intéresse aujourd’hui, se place à environ 1,5 million de kilomètres de la Terre dans la direction opposée au Soleil. L’équilibre entre les forces gravitationnelles du Soleil et de la Terre pourra permettre au JWT de « se garer » en maintenant la même position relative sans dépenser beaucoup d’énergie. Toutefois, ce n’est pas l’unique raison, car cela lui permettra également de rester au frais.

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Les différents points de Lagrange. Crédits : Debiansid

Se protéger de la chaleur

Le JWT est optimisé pour sonder l’univers en lumière infrarouge (IR), de longues longueurs d’onde que nous ressentons comme de la chaleur. Pour capter les signaux infrarouges les plus faibles, les instruments scientifiques de l’observatoire devront rester à une température proche du zéro absolu. Concrètement, l’idée est donc d’éliminer toute autre forme de chaleur pour ne pas interférer avec les observations. Ces sources de chaleur comprennent le Soleil, le système Terre-Lune ou encore l’observatoire lui-même.

Ainsi, pour se protéger de la chaleur, le JWT doit déployer un pare-soleil à peu près aussi grand qu’un court de tennis. La position L2 permettra quant à elle au télescope de rester aligné avec la Terre lorsqu’il se déplacera autour du soleil tout en le protégeant de sa chaleur.

Si tout se passe comme prévu, les instruments du télescope fonctionneront à environ moins 225 degrés Celsius. Pendant ce temps, les températures du « côté chaud » (où se trouvent entre autres les panneaux solaires et l’antenne de communication) oscilleront autour de 88 °C. « La différence de température entre les côtés chaud et froid du télescope est énorme : vous pourriez presque faire bouillir de l’eau du côté chaud et congeler de l’azote du côté froid !« , souligne en effet la NASA.

Après le lancement, il lui faudra environ trente jours pour arriver à destination. Une fois installé en orbite autour de L2, le télescope commencera une campagne d’observation après environ six mois, le temps de tester tous ses instruments. Dès lors, l’observatoire se focalisera sur les premières étoiles et galaxies de l’univers et sondera la composition de plusieurs atmosphères extraterrestres à la recherche d’éventuels signes de vie, parmi de nombreuses autres tâches.