SuperBIT : un télescope à bas prix

SuperBIT : un télescope à faible coût pour rivaliser avec Hubble - transporté par un ballon de la taille d'un stade de football

Les universités de Durham, Toronto et Princeton se sont associées à la NASA et à l'Agence spatiale canadienne pour construire un nouveau type de télescope astronomique. SuperBIT survole 99.5 % de l'atmosphère terrestre, porté par un ballon à hélium de la taille d'un stade de football. Le télescope fera ses débuts opérationnels en avril prochain et, une fois déployé, il devrait obtenir des images à haute résolution rivalisant avec celles du télescope spatial Hubble. Mohamed Shaaban, étudiant au doctorat à l'Université de Toronto, décrira SuperBIT dans son discours de demain (mercredi 21 juillet 2021) lors de la réunion en ligne RAS National Astronomy Meeting (NAM 2021).

La lumière d'une galaxie lointaine peut voyager pendant des milliards d'années pour atteindre nos télescopes. Dans la dernière fraction de seconde, la lumière doit traverser l'atmosphère tourbillonnante et turbulente de la Terre. Notre vision de l'univers s'estompe. Des observatoires au sol sont construits sur des sites à haute altitude pour surmonter une partie de cela, mais jusqu'à présent, seul le placement d'un télescope dans l'espace échappe à l'effet de l'atmosphère.

Le télescope d'imagerie embarqué sur ballon à superpression (ou SuperBIT) possède un miroir de 0.5 mètre de diamètre et est transporté à 40 km d'altitude par un ballon d'hélium d'un volume de 532,000 XNUMX mètres cubes, soit environ la taille d'un stade de football.

Les derniers préparatifs de SuperBIT pour le lancement depuis la Timmins Stratospheric Balloon Base Canada, en septembre 2019. Crédit : Steven Benton, Princeton University

Son dernier vol d'essai en 2019 a démontré une stabilité de pointage extraordinaire, avec une variation de moins d'un trente-six millième de degré pendant plus d'une heure. Cela devrait permettre à un télescope d'obtenir des images aussi nettes que celles du télescope spatial Hubble.

Personne ne l'a fait auparavant, non seulement parce que c'est extrêmement difficile, mais aussi parce que les ballons ne peuvent rester en l'air que quelques nuits : trop court pour une expérience ambitieuse. Cependant, la NASA a récemment mis au point des ballons "surpressés" capables de contenir de l'hélium pendant des mois. SuperBIT devrait être lancé sur le prochain ballon de longue durée, depuis Wanaka, en Nouvelle-Zélande, en avril. Porté par des vents saisonniers stables, il fera plusieurs fois le tour de la Terre – imaginant le ciel toute la nuit, puis utilisant des panneaux solaires pour recharger ses batteries pendant la journée.

Avec un budget de construction et d'exploitation pour le premier télescope de 5 millions de dollars US (3.62 millions de livres sterling), SuperBIT coûte près de 1000 fois moins cher qu'un satellite similaire. Non seulement les ballons sont moins chers que le carburant de fusée, mais la possibilité de renvoyer la charge utile sur Terre et de la relancer signifie que sa conception a été modifiée et améliorée au cours de plusieurs vols d'essai. Les satellites doivent fonctionner du premier coup, ils ont donc généralement une redondance (phénoménalement coûteuse) et une technologie vieille de dix ans qui a dû être qualifiée pour l'espace par la mission précédente. Les appareils photo numériques modernes s'améliorent chaque année. L'équipe de développement a donc acheté l'appareil photo de pointe pour le dernier vol d'essai de SuperBIT quelques semaines avant le lancement. Ce télescope spatial continuera d'être évolutif ou disposera de nouveaux instruments à chaque vol futur.

Le ballon SuperBIT en vol, au-dessus du Columbia Scientific Balloon Facility de la NASA, au Texas, en juin 2016. Crédit : Richard Massey / Durham University

À plus long terme, le télescope spatial Hubble ne sera plus réparé lorsqu'il tombera inévitablement en panne. Pendant 20 ans après cela, les missions ESA/NASA ne permettront l'imagerie qu'aux longueurs d'onde infrarouges (comme le télescope spatial James Webb qui doit être lancé cet automne), ou une seule bande optique (comme l'observatoire Euclid qui doit être lancé l'année prochaine).

D'ici là, SuperBIT sera la seule installation au monde capable d'observations optiques et ultraviolettes multicolores à haute résolution. L'équipe dispose déjà d'un financement pour concevoir une mise à niveau du télescope d'ouverture de 0.5 mètre de SuperBIT à 1.5 mètre (la capacité de charge maximale du ballon est un télescope avec un miroir d'environ 2 mètres de diamètre). Décupler la puissance de collecte de la lumière, combiné à son objectif à angle plus large et à plus de mégapixels, rendra cet instrument plus grand encore meilleur que Hubble. Le faible coût permet même d'avoir une flotte de télescopes spatiaux offrant du temps aux astronomes du monde entier.

"La nouvelle technologie des ballons rend l'espace de visite bon marché, facile et respectueux de l'environnement", a déclaré Shaaban. "SuperBIT peut être continuellement reconfiguré et mis à jour, mais sa première mission observera les plus grands accélérateurs de particules de l'Univers : les collisions entre amas de galaxies."

L'objectif scientifique du vol de 2022 est de mesurer les propriétés des particules de matière noire. Bien que la matière noire soit invisible, les astronomes cartographient la façon dont elle dévie les rayons de lumière, une technique connue sous le nom de lentille gravitationnelle. SuperBIT testera si la matière noire ralentit lors des collisions. Aucun collisionneur de particules sur Terre ne peut accélérer la matière noire, mais il s'agit d'une signature clé prédite par des théories qui pourraient expliquer les observations récentes de muons au comportement étrange.

"Les hommes des cavernes pourraient fracasser des rochers ensemble, pour voir de quoi ils sont faits", a ajouté le professeur Richard Massey de l'Université de Durham. « SuperBIT recherche le craquement de la matière noire. C'est la même expérience, il suffit d'un télescope spatial pour la voir.

Réunion : Réunion nationale d'astronomie de la Royal Astronomical Society