LESIA - Observatoire de Paris

Observations sol/espace

mercredi 25 juin 2014, par Jacques Crovisier

L’astronome observateur utilise soit des instruments au sol (télescopes, radiotélescopes), soit des engins spatiaux (observatoires en orbite, sondes spatiales). Derrière ces méthodes et ces techniques parfois fort différentes se cache une profonde complémentarité.

Grands et petits instruments au sol

L’astronome souhaite disposer de télescopes les plus grands possibles pour avoir une bonne sensibilité et une bonne résolution angulaire. Il s’en suit une course aux grands instruments, ou la mise en réseau de plusieurs instruments de taille moyenne. Les difficultés techniques et le coût de tels projets imposent des collaborations internationales. En voici des exemples :

  • Le VLT (Very Large Telescope) qui regroupe quatre télescopes optiques de 8 mètres de diamètre a été mis en service au Chili par l’Observatoire austral européen.
  • ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array), réseau d’une soixantaine de radiotélescopes de 12 mètres de diamètre, est en cours d’achèvement au Chili par un consortium international et a déjà donné ses premiers résultats.
  • Le projet E-ELT (European Extremely Large Telescope), actuellement en cours d’étude, sera un télescope avec un miroir de la classe des 40 mètres de diamètre.
  • Le projet EST (European Solar Telescope), un télescope de 4 mètres de diamètre dédié aux observations solaire, également en cours d’étude pour une installation aux Canaries.

Les instruments géants ne suppriment pas l’intérêt et la nécessité des instruments plus modestes. La compétition pour le temps d’observation sur ces grands instruments est telle que les travaux préparatoires ou de mise au point, les suivis systématiques et de nombreux autres programmes d’observations doivent se faire sur des télescopes plus petits, mais plus disponibles.

Observations et explorations spatiales

Les observations spatiales nous permettent de nous affranchir de l’atmosphère terrestre, véritable écran qui ne laisse passer que le rayonnement visible et une partie des ondes radio. Les observatoires spatiaux nous donnent accès aux autres domaines de longueur d’onde : la radio millimétrique, l’infrarouge, l’ultraviolet, les rayons X et gamma. Par exemple, l’eau est omniprésente dans l’Univers, mais son observation à partir du sol terrestre est très difficile en raison de l’humidité présente dans l’atmosphère. Cette molécule présente des raies spectrales dans les domaines infrarouge et submillimétriques. Plusieurs satellites se sont relayés pour les observer : ISO (Infrared Space Observatory ) 1995–1998), le satellite Odin (lancé en 2001), l’observatoire spatial Herschel (2009–2013).

Un autre atout des observations spatiales est la très grande stabilité des instruments et leur insensibilité aux contraintes terrestres telles que visibilité et météorologie. Ce qui en fait des outils idéaux pour des suivis temporels. Par exemple : le satellite CoRoT qui a permis l’analyse fine de la variabilité des étoiles — les observatoires solaires spatiaux SOHO et STEREO et leurs coronographes.

Toute autre est l’exploration du Système solaire par des sondes spatiales. Ici, c’est la proximité de l’objet à étudier qui est recherchée : imagerie, analyses in situ, expérimentations directes et retours d’échantillons. Des exemples sont :

  • les sondes Voyager à travers tout le Système solaire,
  • la sonde Rosetta lancée en 2004, qui a rejoint la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko en 2014.

Observations au sol et observations spatiales sont deux approches parfaitement complémentaires. Complémentarité en longueur d’onde, comme nous l’avons vu, mais pas seulement.

Un exemple nous est fourni par l’exploration spatiale des comètes et des astéroïdes. Seuls quelques objets ont pu être explorés à ce jour, en raison de la complexité et du coût de telles missions. Mais l’étude de la diversité de ces objets nécessite une approche statistique, qui ne peut s’effectuer que par des observations systématiques d’un grand nombre d’objets par de grands programmes au sol.

De grandes campagnes d’observation au sol sont souvent organisées en soutien aux observations ou explorations spatiales : un exemple historique est celui de la campagne internationale d’observation de la comète de Halley, en complément aux missions Giotto et VEGA qui ont survolé la comète en mars 1986.