Quand un nouveau télescope spatial de la NASA ouvre les yeux au milieu des années 2020, il scrutera l'univers à travers certaines des lunettes de soleil les plus sophistiquées jamais conçues.

Cette technologie multicouche, l'instrument coronographe, pourrait plus justement s'appeler "starglasses":un système de masques, prismes, des détecteurs et même des miroirs auto-flexibles conçus pour bloquer l'éblouissement des étoiles lointaines et révéler les planètes en orbite autour d'elles.

Normalement, cet éblouissement est écrasant, effaçant toute chance de voir des planètes en orbite autour d'autres étoiles, appelées exoplanètes, dit Jason Rhodes, le scientifique du projet pour le Wide-Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) au Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, Californie.

Les photons d'une étoile - des particules de lumière - dominent largement toute lumière provenant d'une planète en orbite lorsqu'ils frappent le télescope.

"Ce que nous essayons de faire, c'est d'annuler un milliard de photons de l'étoile pour chaque photo que nous capturons de la planète, ", a déclaré Rhodes.

Et le coronographe de WFIRST vient de franchir une étape importante :une revue de conception préliminaire par la NASA. Cela signifie que l'instrument a rencontré toutes les conceptions, les exigences de calendrier et de budget, et peut maintenant passer à la phase suivante :construire du matériel qui volera dans l'espace. Il fait partie d'une série d'examens examinant toutes les facettes de la mission, a déclaré Jeffrey Kruk, scientifique du projet WFIRST du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland.

"Chacune de ces critiques est complète, " a déclaré Kruk. " Nous passons en revue tous les aspects de la mission, pour montrer que tout tient ensemble."

Le coronographe de la mission WFIRST est censé démontrer la puissance d'une technologie de plus en plus avancée. Comme il capte la lumière directement des grands, exoplanètes gazeuses, et des disques de poussière et de gaz entourant d'autres étoiles, il ouvrira la voie à des technologies pour des télescopes spatiaux encore plus grands.

Les futurs télescopes dotés de coronographes encore plus sophistiqués seront capables de générer des « images » à un seul pixel de planètes rocheuses de la taille de la Terre. Ensuite, la lumière peut se propager dans un arc-en-ciel appelé "spectre, " révélant quels gaz sont présents dans l'atmosphère de la planète, peut-être l'oxygène, méthane, gaz carbonique, et peut-être même des signes de vie.

"Avec WFIRST, nous pourrons obtenir des images et des spectres de ces grandes planètes, dans le but de prouver des technologies qui seront utilisées dans une future mission - pour éventuellement examiner de petites planètes rocheuses qui pourraient avoir de l'eau liquide à leur surface, voire des signes de vie, comme le nôtre, ", a déclaré Rhodes.

De cette façon, WFIRST est une sorte de pionnier. C'est pourquoi la NASA considère le coronographe comme une "démonstration technologique". S'il est susceptible de générer d'importantes découvertes scientifiques, sa tâche principale est de prouver à la communauté scientifique que les coronographes complexes peuvent vraiment fonctionner dans l'espace.

"C'est peut-être l'instrument astronomique le plus compliqué jamais utilisé, ", a déclaré Rhodes.

Pourquoi ce coronagraphe est différent

Le télescope spatial Hubble de la NASA, en orbite depuis 1990, est à ce jour la seule mission phare de la NASA en astrophysique à inclure des coronographes, des versions beaucoup plus simples et moins sophistiquées que celles qui voleront sur WFIRST.

Mais au moment de son lancement au milieu des années 2020, WFIRST sera la troisième mission de ce type à inclure la technologie du coronographe. L'énorme télescope spatial James Webb de la NASA, lancement en 2021, comprendra un coronographe avec une netteté de vision supérieure à celle de Hubble, mais sans la capacité de suppression de la lumière des étoiles de WFIRST.

"WFIRST devrait être deux ou trois ordres de grandeur plus puissant que tout autre coronographe jamais piloté" dans sa capacité à distinguer une planète de son étoile, dit Rhodes. "Il devrait y avoir une chance pour une science vraiment convaincante, même s'il ne s'agit que d'une démo technique."

Les deux miroirs flexibles à l'intérieur du coronographe sont des éléments clés. Alors que la lumière qui a parcouru des dizaines d'années-lumière d'une exoplanète pénètre dans le télescope, des milliers d'actionneurs se déplacent comme des pistons, changer la forme des miroirs en temps réel. La flexion de ces "miroirs déformables" compense les petits défauts et les changements dans l'optique du télescope.

Les changements sur les surfaces des miroirs sont si précis qu'ils peuvent compenser des erreurs plus petites que la largeur d'un brin d'ADN.

Ces miroirs, en tandem avec des "masques high-tech, " une autre avancée majeure, étouffer la diffraction de l'étoile - la courbure des ondes lumineuses autour des bords des éléments bloquant la lumière à l'intérieur du coronographe.

Le résultat :la lumière aveuglante des étoiles est fortement atténuée, et faiblement brillant, des planètes auparavant cachées apparaissent.

La technologie de gradation des étoiles pourrait également fournir les images les plus claires jamais obtenues des années de formation des systèmes stellaires lointains, lorsqu'ils sont encore enveloppés de disques de poussière et de gaz alors que les planètes infantiles prennent forme à l'intérieur.

"Les disques de débris que nous voyons aujourd'hui autour d'autres étoiles sont plus brillants et plus massifs que ce que nous avons dans notre propre système solaire, " a déclaré Vanessa Bailey, astronome au JPL et technologue en instrumentation pour le coronographe WFIRST. "Le coronographe de WFIRST pourrait étudier plus faiblement, un matériau de disque plus diffus qui ressemble plus à la ceinture principale d'astéroïdes, la ceinture de Kuiper, et d'autres poussières en orbite autour du soleil."

Cela pourrait donner un aperçu approfondi de la formation de notre système solaire.

Kruk a déclaré que les miroirs déformables de l'instrument et d'autres technologies de pointe - connues sous le nom de "contrôle actif du front d'onde" - devraient signifier un saut de 100 à 1, 000 fois la capacité des coronographes précédents.

"Quand vous voyez une opportunité comme celle-ci d'ouvrir vraiment de nouvelles frontières dans un nouveau domaine, tu ne peux pas t'empêcher d'être excité par ça, " il a dit.

Une fois la technologie du coronographe démontrée avec succès au cours des 18 premiers mois de la mission, Le coronographe de WFIRST pourrait s'ouvrir à la communauté scientifique. Un « programme scientifique participant » inviterait une plus grande variété d'observateurs à mener des expériences au-delà de la phase de démonstration.

L'avancement du coronographe à travers le jalon de la revue de conception fait partie d'un calendrier de développement qui avance maintenant à un rythme rapide. Une caméra géante qui volera également sur le vaisseau spatial, appelé instrument à champ large, franchi le même obstacle en juin. Il est considéré comme l'instrument principal du télescope spatial.

Rhodes aime comparer WFIRST à la mission historique Mars Pathfinder. Après avoir atterri sur la planète rouge en 1997, l'atterrisseur Pathfinder a déclenché un petit rover, nommé Sojourner, de se déplacer seul autour du site d'atterrissage et d'examiner les rochers à proximité.

"C'était une démo technique, " a déclaré Rhodes. " Le but était de montrer qu'un rover fonctionne sur Mars. Mais il a continué à faire de la science très intéressante au cours de sa vie. Nous espérons donc qu'il en sera de même pour la démo technologique du coronographe de WFIRST."