Décollage d'Ariane 5 avec James-Webb à son bord. © ESA
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Grâce à Ariane 5, James-Webb fonctionnera plus longtemps que prévu

ActualitéClassé sous :télescope spatial James Webb , Arianespace , Nasa

Le lancement quasi parfait d'Ariane 5, qui a séparé l'observatoire James-Webb sur une orbite dite de transfert vers le point de Lagrange 2 à une vitesse idéale, devrait permettre au télescope de fonctionner pendant plus de 10 ans. Après les deux premières corrections de trajectoires, les premières mesures montrent que la consommation des propergols a été en deçà de ce qui était prévu. James-Webb devrait donc arriver à sa position définitive avec un surplus de carburant.

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[EN VIDÉO] Lancement et déploiement du télescope spatial James Webb  Voici comment va se dérouler le lancement du télescope spatial Webb et son déploiement les heures et jours suivant durant son voyage jusqu'au point de Lagrange L2, à 1,5 million de km de la Terre. 

Comme à chaque mission, le succès du lancement d'un satellite ne se résume pas à la seule séparation du satellite et sa mise en orbite. Les contrôleurs au sol et les opérateurs du satellite doivent aussi s'assurer que le satellite a été placé sur l'orbite visée et trois facteurs sont essentiels : ce sont l'altitude du périgée, l'altitude de l'apogée et l'inclinaison. Selon qu'il s'agit de la position définitive ou d'une orbite de transfert, ces paramètres sont très importants car ils vont déterminer la durée de vie opérationnelle du satellite. En effet, selon la précision atteinte, il faudra plus ou moins de carburant pour rejoindre la position définitive. 

Dans le cas de James-Webb, Ariane 5 devait placer l'observatoire sur une orbite dite de transfert vers le point de Lagrange 2, situé à quelque 1,5 million de kilomètres de la Terre, à la « bonne vitesse » pour rejoindre sa position définitive. Étonnamment, Ariane 5 ne devait pas insuffler trop de vitesse à l'observatoire au risque de voir, s'il volait trop vite, sa rotation exposer à la lumière du Soleil les parties du télescope qui doivent rester au froid. À contrario, une vitesse trop faible et c'est autant de propergol utilisé pour rejoindre l'orbite qui ne servira pas à maintenir James-Webb en bonne position autour du point L2 ou pour choisir des cibles à observer. Et donc qui limitera sa durée de vie.

Une durée de vie de plus de 10 ans

La mise en orbite a été si bien réalisée par Ariane 5 que l'observatoire aura besoin de bien moins de propergol pour rejoindre sa position. Par conséquent, explique l'ESA dans un communiqué de presse, la durée de vie opérationnelle de James-Webb devrait dépasser les 10 ans. Une jolie performance quand on sait que l'observatoire a été conçu pour une durée de vie d'au moins 5 ans mais avec des quantités de propergol suffisantes pour fonctionner 10 ans.

Les deux premières manœuvres de correction de trajectoire à mi-parcours ont dépensé moins de propergol que prévu. Concrètement, une première combustion de 65 minutes a ajouté 20 mètres par seconde à la vitesse de l'observatoire et la deuxième lui a permis un gain de 2,8 mètres par seconde. La précision du lancement a aussi eu une autre conséquence bienvenue : le déploiement des panneaux solaires a été réalisé environ 1,5 minute plus tôt que prévu.

Pour en savoir plus

Lancement du télescope spatial Webb : Ariane 5 réussit le vol le plus prestigieux jamais réalisé

Article de Rémy Decourt publié le 26/12/2021

C'est fait ! Le télescope spatial James Webb a quitté la Terre et vole à destination de son orbite opérationnelle L2, à quelque 1,5 million de kilomètres de la Terre. Il a été lancé avec succès par Ariane 5 qui l'a placé sur une trajectoire optimale.

À moins de deux ans de son retrait prévu en 2023, avec le lancement de l'observatoire James Webb, Ariane 5 a très certainement réussi sa mission la plus prestigieuse. Si pour son 111e lancement (VA255), Ariane 5 avait réalisé le vol le « plus performant jamais mis en œuvre par un lanceur vers l'orbite de transfert géostationnaire », selon Arianespace, pour cette mission inédite, Ariane 5 a lancé la charge utile la plus chère jamais mise en orbite : près de 10 milliards de dollars !

Replay du lancement-événement du télescope spatial James Webb. © ESA

Après ce vol, il reste seulement cinq Ariane 5 à lancer. Elle sera ensuite remplacée par la famille Ariane 6, dont le premier vol est prévu au cours du second semestre 2022.

Ariane 5 a décollé à l'heure prévue et a injecté l'observatoire sur une trajectoire qui doit l'amener à rejoindre son orbite opérationnelle autour du point L2, à 1,5 million de kilomètres de la Terre. Si la Nasa et l'ESA ont attendu plus d'une 1 heure 30 minutes après le lancement avant d'annoncer le succès de la mission Ariane 5, c'est que pour la première fois le lanceur devait tenir compte de paramètres très contraignants et que la seule séparation de James Webb du lanceur n'était pas suffisante pour garantir le bon fonctionnement futur de l'observatoire. Ces contraintes nous ont été expliquées par Daniel de Chambure, responsable à l'ESA du développement d'Ariane 5 et des adaptations pour des missions spécifiques dans l'article « Ariane 5 a été préparée et adaptée pour le plus grand télescope jamais envoyé dans l’espace ».

Un voyage de 29 jours

Le voyage de James Webb jusqu'à son orbite opérationnelle est prévu pour durer 29 jours au cours duquel plusieurs contrôles d'attitude et trois corrections de trajectoire. La première manœuvre, la plus importante, est la seule opération dont le temps est critique, à part le déploiement des panneaux solaires pendant la période de mise en service de Webb. Elle doit se produire entre 12,5 heures et environ 20 heures après le lancement. Il s'agit d'une combustion continue pouvant durer jusqu'à quelques heures. La deuxième manœuvre est une combustion plus courte effectuée environ 2,5 jours après le lancement, juste avant le début du déploiement du panneau solaire. La dernière manœuvre sera réalisée 29 jours après le lancement et doit permettre au satellite de s'insérer sur une orbite optimale autour de L2.

La mise en route des instruments s'étalera sur deux à trois mois et sera suivie d'une période de deux mois qui servira à vérifier leur bon fonctionnement. Le début des opérations scientifiques est prévu six mois après son décollage, en juin 2022.


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Alors qu'il était initialement prévu à la fin des années 2000, puis menacé d'abandon en 2011, le lancement de l'observatoire James-Webb aura lieu le jour de Noël 2021. Un joli cadeau pour les futurs utilisateurs qui se chiffre tout de même à près de 10 milliards de dollars ! Mais, c'est peut-être le prix à payer pour remonter jusqu'aux confins des temps et des origines, seulement 100 millions d'années après le Big Bang.

Enfin ! Après plus de 10 ans de retard sur son planning initial, qui prévoyait un lancement en 2009, l'observatoire James-Webb des agences spatiales américaine, européenne et canadienne, s'apprête à décoller. Son lancement, à bord d'un lanceur Ariane 5, est prévu le jour de Noël, dès que possible à l'intérieur d'une fenêtre de tir qui s'ouvre à 13 h 20 et se ferme à 13 h 52, heure de Paris. La performance totale demandée au lanceur pour ce vol est de maximum 6.173 kilos. Quant à la séparation avec le lanceur, elle est prévue 27 minutes après le décollage.

Se positionner « derrière » la Terre vue du Soleil

James-Webb (JWST) sera lancé en direction du point de Lagrange numéro 2, à quelque 1,5 million de kilomètres de la Terre, son voyage est prévu pour durer 29 jours. Le troisième jour après son lancement, le bouclier thermique commencera son déploiement. Au onzième jour, le miroir secondaire commencera son positionnement. Entre le treizième et le quatorzième jour, le miroir primaire de 6,5 mètres de diamètre et composé de 18 hexagones sera assemblé. Si ce n'est pas la première fois qu'Ariane 5 lance une charge utile à destination du point de Lagrange 2 - elle avait lancé les satellites Herschel et Planck en mai 2009 -, c'est la « première fois que le lanceur doit tenir compte de paramètres très contraignants », nous expliquait en juillet Daniel de Chambure, responsable à l'ESA du développement d'Ariane 5 et des adaptations pour des missions spécifiques.

Bien qu'Ariane 5 injectera l'observatoire sur une trajectoire directe à destination de sa position définitive, James-Webb devra réaliser plusieurs contrôles d'attitude et trois corrections de trajectoire. La première manœuvre, la plus importante, est la seule opération dont le temps est critique, à part le déploiement des panneaux solaires pendant la période de mise en service de Webb. Elle doit se produire entre 12,5 heures et environ 20 heures après le lancement. Il s'agit d'une combustion continue pouvant durer jusqu'à quelques heures. La deuxième manœuvre est une combustion plus courte effectuée environ 2,5 jours après le lancement, juste avant le début du déploiement du panneau solaire. La dernière manœuvre sera réalisée 29 jours après le lancement et doit permettre au satellite de s'insérer sur une orbite optimale autour de L2.

La mise en route des instruments s'étalera sur deux à trois mois et sera suivie d'une période de deux mois qui servira à vérifier leur bon fonctionnement. Le début des opérations scientifiques est prévu six mois après son décollage, en juin 2022.

Les causes du retard du James-Webb

Les reports successifs tout au long du développement du programme s'expliquent par une cascade de problèmes techniques sur à peu près tous les éléments de l'observatoire : les servitudes comme la partie scientifique (miroirs, bouclier thermique, instruments). À chaque ennui technique résolu, s'ouvrent de nouvelles séances de tests qui concourent également à reporter un peu plus la date de livraison du JWST.

Le retard pris dans le développement de l'observatoire spatial a cinq principales causes :

  • d'indéniables difficultés techniques, qu'explique la complexité des systèmes ;
  • des nouvelles technologies, comme le pare-soleil, insuffisamment maîtrisées ;
  • des problèmes intrinsèques ;
  • des erreurs humaines ;
  • l'optimiste excessif du calendrier du déroulement du programme.

Rappelons qu'à l'origine du projet, le JWST, alors connu sous le nom de télescope spatial de prochaine génération (NGST), devait être lancé à la fin des années 2000.

D’un premier atelier en 1989 à son lancement en 2021, retour sur les principales dates qui ont marqué l’histoire du JWST

1989 : le Space Telescope Science Institute (STScI) de Baltimore, dans le Maryland, et la Nasa organisent l'atelier Next Generation Space Telescope, où ingénieurs et astronomes débattent des capacités scientifiques et techniques d'un observatoire spatial qui succéderait au télescope spatial Hubble.

1996 : première recommandation formelle que ce futur NGST devrait fonctionner dans les longueurs d'onde infrarouges et être doté d'un miroir primaire de plus de quatre mètres.

2002 : la Nasa sélectionne les consortiums en charge de la construction des instruments et du satellite.

2004 : la construction de l'observatoire James-Webb débute.

2005 : James-Webb sera lancé par Ariane 5. Le lanceur européen a été fourni par l'Agence spatiale européenne dans le cadre de sa participation au programme James-Webb. Outre les services de lancement, l'ESA contribue à deux des quatre instruments scientifiques et fournit le personnel nécessaire aux opérations de la mission.

2011 : les 18 segments du miroir primaire sont construits et leur conformité aux spécifications requises prouvée par des tests. Cette année est aussi celle ou le programme est menacé d'abandon par le Congrès américain en raison de l'explosion de son coût passé d'un petit milliard à plus de six milliards en 2011. Son coût est d'environ 10 milliards de dollars aujourd'hui.

2013 : début de la construction du bouclier thermique. Une nécessité absolue pour garantir le bon fonctionnement des instruments que ce soient les capteurs ou les optiques qui devront rester extrêmement froids. La taille de ce bouclier laisse songeur. Long de 22 mètres et large de 10 mètres, il est quasiment aussi grand qu'un court de tennis ! En raison de sa taille, le bouclier sera lancé plié et se dépliera dans l'espace. Le défi a donc été de concevoir un miroir plié au lancement, puis déployé en orbite.

2017 : début des opérations d'assemblage et d'intégration du satellite avec ses charges utiles et ses servitudes. L'observatoire James-Webb prend forme.

2019 : l'observatoire est entièrement assemblé et débutent les tests environnementaux, électriques, fonctionnels et de communication qui s'étaleront jusqu'à ce que Webb soit plié une toute dernière fois en vue de son lancement, le jour de Noël 2021.


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