La JAXA et la NASA ont un problème avec le télescope XRISM

XRISM Japon
Illustration du télescope spatial XRISM de la taille d'un bus. Crédits : JAXA

Dans le domaine de l’astronomie aux rayons X, la mission XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission) marque une nouvelle ère. Ce télescope spatial, lancé le 6 septembre 2023, est le fruit d’une collaboration entre la NASA, l’Agence japonaise d’exploration aérospatiale (JAXA) et l’Agence spatiale européenne (ESA). XRISM est équipé de Resolve, un instrument conçu pour fournir des spectres de rayons X avec une précision sans précédent. Malheureusement, une trappe qui ne s’ouvre pas l’empêche de fonctionner.

Un passé de défis et d’espoirs

Suzaku avait été lancé par l’Agence japonaise d’exploration aérospatiale (JAXA) en juillet 2005. Ce télescope à rayons X était conçu pour étudier les phénomènes énergétiques de l’Univers, comme les trous noirs, les supernovas et les amas de galaxies. Suzaku avait malheureusement rencontré des problèmes techniques peu après son lancement. Son spectromètre avait en effet cessé de fonctionner en raison d’une défaillance du système de refroidissement, ce qui avait alors considérablement limité ses capacités initiales.

Malgré cette perte, Suzaku avait pu poursuivre sa mission grâce à ses autres instruments fonctionnels, contribuant ainsi à une meilleure compréhension des phénomènes extrêmes de l’univers.

Hitomi, lancé en février 2016, représentait un autre bond en avant dans la technologie des télescopes à rayons X. Doté d’un spectromètre à rayons X de haute résolution et d’autres instruments avancés, Hitomi promettait de fournir des détails sans précédent sur les processus énergétiques de l’Univers. La mission visait notamment à étudier les vents galactiques, les amas de galaxies et les sources de rayons X de haute énergie avec une précision inégalée.

Cependant, peu après son lancement, Hitomi avait lui aussi subi une série de défaillances catastrophiques. En mars 2016, une série d’erreurs dans le système de contrôle d’attitude avait notamment provoqué une rotation rapide et incontrôlée du satellite. Les tentatives pour stabiliser Hitomi avaient échoué et le vaisseau spatial s’était finalement désintégré en orbite.

Les expériences de Suzaku et Hitomi ont cependant été cruciales pour le développement de XRISM. Les leçons tirées des échecs et des succès de ces missions ont en effet permis d’améliorer la conception et la fiabilité des instruments de ce télescope dédiés aux rayons X. Malheureusement, là encore, il semblerait que tout ne se passe pas comme prévu.

Un problème de trappe rencontré par le télescope XRISM

Resolve est l’instrument principal de XRISM, lancé en 2023. Il s’agit d’un spectromètre à rayons X mous de haute précision, conçu pour mesurer les propriétés des rayons X émis par des objets célestes avec une résolution énergétique sans précédent.

Pour opérer, Resolve utilise une technologie avancée de spectrométrie appelée microcalorimétrie. Contrairement aux détecteurs de rayons X traditionnels qui convertissent les photons X en charges électriques, cet instrument mesure les rayons X en convertissant leur énergie en chaleur. Cette chaleur est ensuite détectée et mesurée avec une précision extrême, ce qui permet de déterminer l’énergie exacte des photons X observés.

La principale préoccupation actuelle de cette mission concerne la trappe d’ouverture de Resolve. Cette trappe, initialement conçue pour protéger le spectromètre pendant les phases terrestres de la mission, ne s’est en effet pas ouverte comme prévu une fois le télescope en orbite. Les autres instruments fonctionnent de leur côté comme prévu, ce qui permet malgré tout à la JAXA et à la NASA de collecter des données précieuses.

XRISM
L’amas de galaxies Abell 2319 capturé en rayons X (représenté en violet) par le télescope spatial XRISM. Crédits : JAXA/NASA/XRISM Xtend ; arrière-plan, DSS

Un risque réel

Les deux agences spatiales envisagent désormais de continuer à exploiter XRISM en l’état pendant dix-huit mois dans le but de collecter un maximum de données, avant de tenter à nouveau de l’ouvrir. Cependant, une telle manœuvre comporte plusieurs risques sérieux qui pourraient endommager le télescope.

Premièrement, l’ouverture de la trappe pourrait nécessiter l’application d’une force mécanique importante. Une telle force pourrait alors endommager les actionneurs ou d’autres composants mécaniques du télescope. Les actions requises pour déloger la trappe, comme secouer le télescope, pourraient également introduire des vibrations ou des secousses qui affecteraient d’autres composants sensibles.

Un autre risque est celui du changement de température. Pour tenter de déloger la trappe, il pourrait en effet être nécessaire de réchauffer le télescope. Or, le cryostat de Resolve doit être maintenu à des températures extrêmement basses pour assurer le bon fonctionnement du spectromètre. Un réchauffement pourrait ainsi compromettre cette condition et potentiellement endommager l’instrument.

Enfin, si la trappe est ouverte de manière non contrôlée, cela pourrait entraîner une dépressurisation rapide, ce qui perturberait le fonctionnement du cryostat et affecterait l’ensemble du système de refroidissement.

En fin de compte, les agences spatiales JAXA et NASA devront évaluer soigneusement les risques et les bénéfices avant de tenter d’ouvrir la trappe de Resolve à nouveau.