Il y a vingt-cinq ans cette semaine, La NASA a retenu son souffle alors que sept astronautes de la navette spatiale Endeavour ont rattrapé le télescope spatial Hubble à 568 kilomètres au-dessus de la Terre. Leur mission :réparer une faille dévastatrice dans le miroir primaire du télescope.

De la taille d'un autobus scolaire, le télescope spatial Hubble a un miroir primaire de 8 pieds (2,4 mètres). Le plus grand télescope optique jamais lancé dans l'espace, où il pouvait observer l'univers sans les effets de distorsion de l'atmosphère terrestre, Hubble avait beaucoup à faire. Mais après que les premières images aient été obtenues et soigneusement analysées suite au déploiement du télescope le 25 avril, 1990, il était clair que quelque chose n'allait pas :les images étaient floues.

Les astronomes et les ingénieurs se sont rassemblés pour étudier une variété de solutions au problème, et la NASA a convoqué un comité indépendant pour trouver la source. Ils sont tous arrivés à la même conclusion :le miroir principal de Hubble, qui ressemble à un bol très peu profond, avait été poli dans la mauvaise forme. L'erreur était plus petite que la largeur d'un cheveu humain, mais l'effet était significatif. Si l'erreur n'est pas corrigée, Hubble n'atteindrait jamais son plein potentiel.

Au cours de la semaine du 6 décembre, 1993, l'équipage de l'astronaute a installé deux pièces de matériel destinées à corriger l'erreur. Le remplacement axial du télescope spatial à optique corrective (COSTAR) a été conçu et construit par une équipe du Goddard Spaceflight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, et corrigerait l'erreur de miroir dans trois des cinq instruments sur Hubble.

Le deuxième instrument était la Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPC2), conçu et construit au Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, Californie. WFPC2, qui contient en fait quatre caméras, continuerait à produire de nombreuses images époustouflantes de Hubble, aider à transformer notre vision du cosmos.

La taille d'un petit piano à queue, l'instrument a imagé des objets et des événements qui se sont produits dans notre propre système solaire, tels que le crash de la comète Shoemaker-Levy 9 sur Jupiter, jusqu'aux images cosmologiques les plus éloignées jamais prises en lumière visible. Il a généré des instantanés époustouflants de galaxies, étoiles explosées et nébuleuses où naissent de nouvelles étoiles. Pendant la durée de l'instrument, Les responsables de Hubble ont pointé le télescope sur un seul, tache noire du ciel pendant plus d'une semaine et a trouvé des milliers de galaxies jamais vues auparavant.

Mais le succès de WFPC2 était loin d'être garanti. L'instrument a été construit sur une chronologie incroyablement serrée, et le concevoir pour corriger le défaut était quelque chose de John Trauger du JPL, chercheur principal pour WFPC2, décrira plus tard comme s'apparentant à « essayer de jouer au baseball sur le flanc d'une colline ».

"Il y a beaucoup de pression lorsque vous construisez un instrument spatial même dans des circonstances normales, " a déclaré Dave Gallagher, Directeur associé JPL pour l'intégration stratégique, qui a été responsable de l'intégration et des tests pour WFPC2. "Mais lorsque vous réparez quelque chose qui va essentiellement faire ou défaire la réputation de l'ensemble de l'agence, la pression passe par le toit."

Une image miroir

En juin 1990, La NASA a annoncé que le télescope Hubble ne fonctionnait pas comme prévu. Les membres de l'équipe WFPC2 disent se souvenir que la réaction du public et des médias était souvent pessimiste voire incrédule. Trauger a regardé le présentateur de nouvelles du réseau Tom Brokaw commencer son émission ce soir-là en disant :"Le télescope Hubble dont vous avez tant entendu parler, il est cassé."

"La promesse du programme Hubble, l'application de notre meilleure technologie pour repousser les frontières de l'astronomie, avait été instantanément transformé aux yeux du public en une icône de l'échec technique, " Trauger a écrit dans un essai en 2007.

Trauger a réuni son équipe pour résoudre le problème. Les miroirs primaire et secondaire du télescope ont collecté la lumière et l'ont transmise aux cinq instruments scientifiques embarqués. Le miroir primaire n'a pas pu être remplacé et n'a pas pu être renvoyé sur Terre pour réparation. Il faudrait trouver une solution pour chacun des instruments de Hubble. Le dispositif COSTAR a fourni des optiques correctrices pour trois d'entre eux, éliminant le besoin de remplacer complètement ces instruments. Mais la même approche ne fonctionnerait pas pour la caméra à champ large et planétaire (WFPC) du télescope, le prédécesseur de WFPC2.

Trauger et son équipe ont trouvé une solution potentielle. L'erreur de miroir primaire a provoqué la mise au point de la lumière frappant différentes parties du miroir à différents endroits, l'équipe a donc dû trouver comment le rediriger vers le point focal approprié. Leur solution consistait à désosser le problème :ils placeraient quatre miroirs identiques de la taille d'un nickel à l'intérieur de l'instrument - un pour chacune des quatre caméras à l'intérieur de WFPC2 - avec la même erreur que le miroir primaire défectueux, mais où le miroir primaire était trop plat, les nouveaux miroirs seraient trop incurvés. Ensemble, ces deux erreurs s'annuleraient, produisant l'équivalent d'un seul miroir avec la forme correcte.

La NASA a accepté la proposition du JPL de construire un remplaçant du WFPC. L'agence avait prévu d'effectuer des missions de réparation Hubble tous les trois ans et a décidé de maintenir ce calendrier. La première mission de réparation était prévue pour l'automne 1993. JPL devrait livrer le remplacement d'ici l'hiver 1992, dans un peu plus de 2 ans. La course pour réparer Hubble était lancée.

Sous pression

Deux ans étaient loin d'être suffisants pour construire un nouvel appareil photo à partir de zéro. Heureusement, WFPC2 était déjà en construction au JPL; La NASA avait l'intention de l'utiliser éventuellement comme une mise à niveau pour WFPC ou un remplacement si l'instrument tombait en panne.

Même avec le travail sur WFPC2 déjà en cours, la date limite exigeait un calendrier accéléré. Dave Rodgers et Larry Simmons, les chefs de projet WFPC2, tenu des réunions quotidiennes avec les dirigeants de chacune des différentes composantes du WFPC2 pour aider à rester sur la cible.

« Les réunions quotidiennes ont maintenu la pression sur nous tous, tout le temps, " dit Simmons, qui a pris sa retraite du JPL en 2005. "Nous savions que nous n'avions que quelques années, et nous devions le faire."

Alors que les miroirs correcteurs étaient petits, ils ont affecté presque chaque étape du processus de construction et ont créé « une chaîne sans fin de nouveaux problèmes, " selon Trauger.

Pour minimiser les risques d'erreur lors de l'installation de WFPC2 en orbite terrestre basse, les sept astronautes qui devaient exécuter la mission de réparation se sont rendus au JPL pour se renseigner sur l'instrument et être formés à son installation. Ils inséreraient WFPC2 dans une cavité du corps du télescope, comme si on le glissait dans un tiroir. Et bien qu'ils aient besoin de s'assurer que les connexions électriques à l'arrière de l'instrument sont sécurisées, ils n'avaient aucun moyen d'atteindre ces connexions; ils ne pouvaient contrôler que la manière dont ils inséraient l'instrument.

Pour compliquer encore les choses, le poids du WFPC2 :à plus de 600 livres (272 kilogrammes), il était difficile à manier même dans la microgravité de l'orbite terrestre basse. Un des miroirs de l'instrument, appelé le miroir de détection, était monté sur un bras court situé à l'extérieur du boîtier de protection. Le simple fait de cogner le miroir désalignerait le système et ruinerait essentiellement l'ensemble de l'instrument. Pendant la construction de WFPC2, Trauger et ses collègues ont montré un modèle de l'instrument à un astronaute, qui a heurté le rétroviseur. Trauger n'a pas pu s'empêcher de se demander, « Est-ce un présage ? »

Il est temps de partir

Les dirigeants de l'équipe WFPC2 se sont rendus au Kennedy Space Center de la NASA en Floride pour le lancement tôt le matin le 2 décembre. 1993. Après avoir quitté Kennedy et cherché un petit-déjeuner matinal, Gallagher se souvient avoir regardé le ciel avant l'aube pour voir la navette spatiale passer au-dessus et s'approcher de Hubble; les objets sont apparus comme deux points de lumière faibles dans le ciel alors qu'ils tournaient autour de la Terre.

Le sixième jour de la mission, les astronautes Jeffrey Hoffman et Story Musgrave ont effectué une sortie dans l'espace pour retirer WFPC de Hubble et installer WFPC2. Tout semblait se passer comme prévu, mais le vrai test était encore à venir.

Les astronautes sont revenus sur Terre le 13 décembre et les premières données brutes de WFPC2 sont revenues le 18 décembre. L'équipe a passé les données dans le logiciel de traitement d'images et a regardé avec anxiété les images commencer à s'afficher sur l'écran. Il y a eu un soulagement instantané.

"Ils étaient vifs, " Trauger a déclaré à propos des images. " Et ce n'était pas seulement que nous avions des images qui semblaient incroyables, c'est que nous faisions tout de suite de nouvelles découvertes. Il y avait des choses dans les images que nous n'avions jamais vues auparavant."

La NASA a rendu public ces premières images le 13 janvier. 1994. Le lendemain, l'équipe WFPC2 a présenté les résultats à un public débordé lors de la réunion d'hiver de l'American Astronomical Society.

"Quand nous avons montré les premières images, la pièce a éclaté; nous avons eu une ovation debout, " Dit Trauger. "On ne voit pas ça d'habitude lors d'une réunion d'astronomie !"

L'instrument WFPC2 a fonctionné sur Hubble pendant plus de 15 ans et a pris plus de 135, 000 observations de l'univers. Plus de 3, 500 articles scientifiques ont été rédigés sur la base de ces données avant que l'instrument ne soit retiré en 2009, et plus de 2, 000 autres ont été publiés depuis.

« WFPC2 n'a pas réussi par magie ou par chance ; il a réussi parce que nous avions un groupe de personnes compétentes et travailleuses qui ont compris les enjeux et ont relevé le défi, " a déclaré Gallagher. " Et comme pour tout projet, J'aurais aimé pouvoir transporter cette équipe avec moi jusqu'à la prochaine mission."

En mai 2009, les astronautes ont retiré WFPC2 de Hubble et l'ont remplacé par la Wide Field Camera 3 (WFC3), qui continue de fonctionner aujourd'hui, 28 ans après la première mise sous tension de Hubble. WFPC2 a ensuite été exposé au public au Smithsonian Air and Space Museum de Washington, D.C.