Le vaisseau spatial et OTIS communiquent !

Il s’agit d’une étape importante vers l’aboutissement du programme : les équipes de NGAS (Northrop Grumman Aerospace Systems), de Ball Aerospace, et du centre Goddard de la NASA ont profité d’une occasion qui leur a été donné pour réaliser le test optionnel sans risque qui consistait à connecter électriquement les deux moitiés de l’observatoire, à savoir le vaisseau spatial et le télescope avec son instrumentation associée (ie. l’OTIS) et ce, plusieurs mois avant ce qui était planifié. Ainsi, si le moindre problème était survenu, les ingénieurs et techniciens auraient eu davantage de temps pour le résoudre sans causer de délais supplémentaires.

Chaque pièce du JWST a subi des batteries de tests rigoureux dans des installations historiques mais de dernier cri à travers les Etats-Unis. Ce qui donne la garantie que l’observatoire dans son ensemble est fin prêt pour survivre à la rudesse inhérente à un lancement de fusée, ainsi qu’à des années d’exposition continue dans les conditions extrêmes qui règnent à 1,5 millions de kilomètres de la Terre.

Ce que nous venons de réaliser c’est la connexion électrique entre le télescope avec son instrumentation associée et le vaisseau spatial, afin de mieux comprendre toutes les subtilités de l’interface électrique. Plus spécifiquement, dans ce test, le vaisseau spatial a piloté les mouvements du miroir du télescope, ce qu’a pu confirmer en retour le télescope par télémétrie. Quand bien même avions nous testé chaque moitié avec un simulateur de l’autre durant leur construction réalisée en parallèle, rien ne vaut le test qui consiste à connecter une chose réelle avec une autre tout aussi réelle. Pendant que l’écran solaire était réassemblé pour être placé dans son environnement de tests, nous avons su profiter du temps disponible pour réaliser ce galop d’essai qui nous permet de limiter les risques de délai supplémentaire dans le programme. Les tests complets, électriques et informatiques, seront conduits l’année prochaine lorsque l’observatoire au complet sera entièrement assemblé dans sa configuration de vol.
Mike Menzel
Ingénieur Système de la mission JWST
Ce test nous offre aussi un bonus : c’est la première fois que nous avons pu nous assurer que les deux équipes qui ont travaillé séparément pendant des années à construire et tester les deux moitiés du JWST, sont capables d’opérer comme une seule et même équipe au service de l’observatoire complet. Nous sommes tout à fait enthousiasmés par le fait que ceci a été accompli avec un franc succès.
Jeff Kirk
Leader des opérations de tests

Tests Optiques de l’Imageur de MIRI au CEA

A quelque chose malheur est bon! Le fait que le lancement du JWST soit reporté au mois de mars 2021 permet aux équipes en charge des instruments d’en parfaire la caractérisation. Ainsi, l’équipe française qui a conçu, réalisé et testé (d’abord au Rutherford Appleton Laboratory en Angleterre, puis au centre Goddard de la NASA à Greenbelt dans le Maryland, GSFC) l’imageur de l’instrument MIRI (MIRIM), a procédé d’avril 2018 à juin 2018, puis du 4 au 14 octobre 2018, à une série de tests permettant d’en évaluer les qualités optiques.

 

Ces tests se sont déroulés dans les installations du département d’Astrophysique du CEA/Irfu, à Saclay.

Pour ce faire, un montage optique produisant la pupille du JWST, et le module de rechange de l’imageur sont utilisés. Quelques filtres identiques à ceux qui sont installés dans le module de vol, ainsi qu’une copie du double prisme (DPA, pour Double Prism Assembly) permettant l’obtention de spectres de basse résolution spectrale, ont été placés dans la roue. Enfin, un monochromateur produit des images à des longueurs d’onde discrètes, entre 3 et 20 microns. L’objectif immédiat de ces tests est d’évaluer les performances optiques de l’imageur, en particulier la qualité des images à différentes longueur d’onde entre 3 et 15 microns, à l’aide du double prisme ou en imagerie directe.

Montage optique reproduisant la pupille du JWST, dans les locaux du département d’Astrophysique du CEA/Irfu, à Saclay

Bien sûr, il faut nous attendre à ce que les mesures effectuées en orbite soient affectées d’effets que nous ne pouvons pas simuler depuis la Terre (et que nous ne connaissons pas !). Néanmoins, les tests que nous réalisons au CEA sont cruciaux pour nous permettre d’évaluer les propriétés optiques intrinsèques à l’imageur lui-même en particulier la qualité des images entre 5 et 15 microns, ainsi que la résolution et la dispersion spectrale du double prisme.
Patrice Bouchet
Chef de Projet du Centre d’Expertise MIRI

2ème objectif

Un second objectif est de parfaire les méthodes d’analyse des observations de transit de planètes extrasolaires : de tels transits sont réalisés à l’aide d’un montage optique qui simule le passage d’un objet dans le faisceau lumineux provenant d’une source brillante. Un filtre de calibration logé dans le dispositif occultant simule l’atmosphère de l’exoplanète.
Les données obtenues sont ensuite analysées avec des outils de haut niveau développés au CEA.

 

Images à des longueurs d’onde discrètes entre 5 et 12 microns, vues à travers le DPA.

Les observations d’exoplanètes que nous réaliserons avec le JWST seront extrêmement délicates, et nous devrons utiliser des méthodes très sophistiquées qui font appel à l’état de l’art dans le domaine pour mettre en évidence le passage d’une exoplanète devant son étoile. Les tests réalisés au CEA nous préparent de la meilleure manière possible à l’analyse des données que nous sommes en droit d’attendre du JWST lorsqu’il sera en orbite, et ainsi d’améliorer les outils que nous développons au CEA !
Pierre-Olivier Lagage
Responsable Français de l’instrument MIRI

Nouvelle Prorogation du Lancement

Nous avions annoncé (voir “La NASA annonce la Constitution de la Commission Indépendante de Revue du JWST” du 18 avril 2018) que la NASA avait constitué un comité indépendant d’experts pour analyser la situation du JWST, suggérer les améliorations souhaitables dans la conduite du projet, et proposer une date réaliste pour le lancement.
Ce comité a rendu son rapport à la date prévue, le 26 juin 2018.

Jil Bridenstine, Administrateur de la NASA

A cette occasion, l’administrateur de la NASA, Jim Bridenstine s’est adressé au personnel de l’agence pour lui signifier qu’après avoir pris connaissance du contenu de ce rapport, il soutenait plus que jamais, au nom de la NASA, cet ambitieux projet qui était vital pour la prochaine génération de chercheurs, et que le lancement était maintenant officiellement reporté au 30 mars 2021. Il ajoutait qu’une date de lancement en 2020 aurait été tout à fait réalisable, n’eût été les anomalies découvertes lors des derniers tests de vibration du bouclier thermique. Il annonçait aussi que son administration endossait la totalité des recommandations du comité.

Les risques encourus peuvent se regrouper en 5 phases distinctes, ce qui justifie la nouvelle date de lancement.

D’autre part, une conférence de presse conduite par Stephen Jurczyk, Administrateur Associé de la NASA, Thomas Zurbuchen Administrateur Associé de la NASA chargé des missions scientifiques, Tom Young, Président du Comité Indépendant de Revue (IRB, pour Independent Review Board), et John Mather, Prix Nobel de Physique en 2006, et Responsable Scientifique Principal du Projet au Centre des Vols Spatiaux Goddard, s’est tenue le 27 juin 2018 dans les bureaux de la NASA à Washington.

A cette occasion, Thomas Zurbuchen a confirmé la nouvelle date de lancement et a fourni quelques informations supplémentaires, sur ce que ce nouveau délai signifiait en terme de budget, et sur les mesures qui vont être prises par la NASA, en terme de contrôle des opérations et de la conduite du projet par Northrop Grumman Aerospace Systems (NGAS, la société industrielle maître d’œuvre du projet)

Tomas Zurbuchen

Administrateur Associé de la NASA chargé des scientifiques

Compte tenu de cette nouvelle date de lancement, le coût total du projet est maintenant estimé à 9,66 milliards de dollars: les coûts de développement sont de 8,8 milliards de dollars, soit 877 millions de plus que le montant estimé en 2011. Le JWST est une mission de top priorité, et d’une importance capitale pour l’agence compte tenu de son potentiel exceptionnel et de ce qu’il nous promet en matière de Science! De plus, le JWST laissera un héritage scientifique exceptionnel et des innovations techniques d’avant-garde pour les années à venir. Il inspirera les générations futures d’astrophysiciens, d’explorateurs, de scientifiques, d’artistes, et d’ingénieurs
Thomas Zurbuchen
Administrateur Associé de la NASA chargé des scientifiques

Conformément à la mission qui lui a été confié, le comité IRB a identifié plusieurs facteurs qui peuvent influer sur le succès de la mission. Il recommande en particulier un suivi accentué de la part de la NASA sur les opérations conduites par NGAS: dans ce but, Zurbuchen a indiqué qu’un Gestionnaire de Commission auprès de NGAS serait bientôt désigné. D’autre part, la NASA va développer des composants électroniques et un logiciel de simulation pour aider à l’identification et la résolution des problèmes liés à l’écran thermique.

Il a insisté d’une manière forte sur les risques d’erreurs humaines pendant l’intégration des composants et la réalisation des tests.

Northrop Grumman Aerospace System doit engager des actions correctrices en ce qui concerne les processus, la formation, la certification du personnel et la responsabilité individuelle, et mettre au point des tests robustes, soumis à une analyse et un processus d’inspection. Il n’est pas normal, par exemple, que le nettoyage de valves se soit effectué avec un produit inadéquat. Cela ne se passera plus.
Thomas Zurbuchen
Administrateur Associé de la NASA chargé des scientifiques

Enfin, à la question de savoir si de nouveaux tests des instruments auront lieu, Thomas Zurbuchen a répondu emphatiquement que tous les tests nécessaires avaient été déjà réalisés au Centre des Vols Spatiaux Goddard (GSFC, Goddard Space Flight Center, à Greenbelt, dans le Maryland) et au Centre Spatial Johnson (JSC, Johnson Space Center, à Houston, au Texas). Il est évident que des tests à température ambiante seront effectués, a-t’il ajouté, mais aucun nouveau test cryo-vide n’est prévu.

APT 26.0.2 released

Please note that APT 26.0.2 has been released on May 14, 2018. This version of APT is a major JWST release. Please use this version of APT for your programs.

  • APT 26.0.2 contains the following changes you should be aware of:

    • – Pure Parallels: Improved the implementation of Pure Parallels
    • – NIRSpec MSA Planning tool: Numerous updates to the NIRSpec MSA Planning tool
    • – Data Volume: Corrections to data volume calculations and a check at 1/2 recorder size
    • – Visit Coverage: Corrections to the visit coverage export file
    • – Target Groups: Completed implementation of target groups

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JWST beset by another problem as Northrop Grumman revamps training

From Stephen Clark, Spaceflightnow, May 8th, 2018:
Engineers working on the James Webb Space Telescope, which had its launch delayed to 2020 earlier this year, recently discovered another problem during testing at the observatory’s prime contractor Northrop Grumman in Southern California.

Teams at Northrop Grumman inspecting JWST’s spacecraft element after an acoustic test found fastening hardware had come loose, according to a NASA statement issued Friday. The spacecraft module, which will be mated to the observatory’s telescope section before launch, includes propulsion and power systems, plus a five-layer sunshield to keep the observatory’s telescope in shadow while in space.

 

 

NASA said in a statement Friday that the loose hardware discovered after the acoustic test was designed to fasten the sunshield’s membrane covers in place during launch.

 

 

  • The James Webb Space Telescope’s spacecraft element pictured during acoustic testing. 

  • Credit: NASA/Chris Gunn
NASA is reviewing options for repair and the next steps in spacecraft element launch environment testing. The team is reviewing the test data and hardware configuration and is actively working towards corrective action in the near future. We expect to get back to the environmental test flow shortly and continue to move safely and methodically toward mission success
Greg Robinson
Webb’s program director

In a statement, Robinson stressed the importance of ground testing to catch such problems.

 

“This is an example of why space systems are thoroughly and rigorously tested on the ground to uncover imperfections and fix them prior to launch,” Robinson said.

First reported by Space News, the discovery of the loose fasteners comes after NASA decided in late March to delay JWST’s launch from no earlier than March 2019 until around May 2020, and a prior schedule slip announced last year that pushed back the launch from October 2018 to 2019.

 

“It’s not terrible news, but it’s not good news, either,” Robinson said last week in a meeting of the National Academies’ Space Studies Board, according to Space News. Robinson said the fastening hardware included “washers and screws.”

When NASA announced the latest JWST launch delay March 27, officials described multiple concerns with the observatory’s spacecraft element, which was built by Northrop Grumman and is now undergoing environmental testing to ensure it can withstand the rigors of spaceflight.

 

Before the acoustic test, engineers put the spacecraft through a mechanical shock test to simulate the loads it will encounter when the observatory separates from its Ariane 5 launcher. The acoustic test subjected the spacecraft to the intense sound of a launch, while the vibration test — up next in the spacecraft test campaign — will simulate the shaking of a rocket ride.

 

“More time is needed to test and integrate the highly complex sunshield and spacecraft section at Northrop Grumman,” said Thomas Zurbuchen, associate administrator of NASA’s science mission directorate, in a briefing with reporters March 27. “ That is taking longer to complete, and there are also a few mistakes that happened. ”

The flagship mission will be the most ambitious astronomical observatory ever launched, building on a quarter-century of discoveries made by NASA’s famous Hubble Space Telescope. Originally proposed more than 20 years ago, the James Webb Space Telescope has been redesigned to expand its observing power and overcome numerous technical hurdles, ballooning costs from an original projection below $1 billion to more than $10 billion, a figure that includes planned launch and operations expenses, along with European and Canadian contributions.


The new observatory will be stationed nearly a million miles (1.5 million kilometers) from Earth, using a 21.3-foot (6.5-meter) mirror and four science instruments hidden behind a thermal sunshield to peer into the distant universe, studying the turbulent aftermath of the Big Bang, the formation of galaxies and the environments of planets around other stars.


Named for the NASA administrator who led the agency in the 1960s, the James Webb Space Telescope has already cost NASA $7.3 billion.
With the launch delay to 2020, the cost to develop the mission could rise above an $8 billion limit set by lawmakers to cover Webb’s development. If that happens, the mission must be reviewed and reauthorized by Congress. The rest of the funding covers launch costs borne by the European Space Agency for Webb’s ride into space on an Ariane 5 rocket, plus operating expenses after launch.

 

NASA officials identified several problems attributed to mistakes by the Northrop Grumman team: a damaged transducer that was incorrectly powered during testing, requiring replacement, valves in the spacecraft’s propulsion system that had to be replaced after they were improperly cleaned, and a catalyst bed heater that was overstressed at the wrong voltage. Engineers also found tears in the sunshield membranes during a deployment test to check how the thermal barrier will unfold to the size of a tennis court once in space, and it took longer than expected to deploy, fold and stow the sunshield.

Workers at Northrop Grumman will connect Webb’s spacecraft and telescope elements for combined testing before shipping the observatory to its launch base in French Guiana. JWST will launch with its sunshield, solar panels, antenna and telescope mirrors folded up for launch, then will go through a weeks-long process to deploy the parts on the way to its observing station at the L2 Lagrange point nearly a million miles (1.5 million kilometers) from Earth.


The telescope has completed its standalone testing at NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, and at the Johnson Space Center in Houston. It was delivered to Northrop Grumman’s Redondo Beach facility earlier this year. NASA said in March it would install more oversight over JWST in the future, including direct interaction with Northrop Grumman’s president and chief operating officer. NASA also planned to dispatch a project manager to Northrop Grumman’s factory in Southern California on a permanent basis, along with additional NASA spacecraft integration and test experts during critical operations. NASA also added daily and weekly schedule reviews with Northrop Grumman, which will also revamp its management structure. Northrop Grumman is also making personnel changes and updating procedures, officials said in March.

Some of the mistakes described in March were caused by poorly written procedures, NASA officials said.
JWST is a “first-of-a-kind” mission and marks a “huge technological leap” in spacecraft development.When people are doing things for the first time ever, there is learning that happens. So we are ensuring that all of the training that we’re giving our people continues to be a focus, so that we can give them the best chance of success. Doing something for the first time does come with inherent risks, and we and NASA are partnering to identify that and successfully mitigate it, so that we can get this successfully launched and able to fulfill this space exploration mission that we all want to see be successful. The good news is now we have all the flight hardware.The new launch date does reflect additional time for integrating and testing the telescope and the spacecraft, and it’s important for us that mission assurance is the top priority.
Kathy Warden
Northrop Grumman’s president chief operating officer, in an April 25 conference call with investment analysts

An independent review board chaired by Thomas Young, a space industry veteran who served as an executive at Lockheed Martin and as mission director of NASA’s Viking Mars landers, will complete a report examining JWST’s technical, schedule and budget issues around the end of May.The review will help NASA confirm a new launch date, now expected around May 2020, and a new cost estimate for the mission.

And from Space News, May 3rd , 2018: 

 

WASHINGTON As an independent review of NASA’s James Webb Space Telescope continues, the project is dealing with a new problem discovered in recent testing of the spacecraft.
In a presentation at a meeting of the National Academies’ Space Studies Board here May 3, Greg Robinson, the JWST program director at NASA Headquarters, said some “screws and washers” appear to have come off the spacecraft during recent environmental testing at a Northrop Grumman facility in Southern California.

Technicians found the items after the spacecraft element of JWST, which includes the bus and sunshield but not its optics and instruments, was moved last weekend from one chamber for acoustics tests to another to prepare for vibration testing. Right now we believe that all of this hardware — we’re talking screws and washers here — come from the sunshield cover. We’re looking at what this really means and what is the recovery plan.The problem was only a couple of days old, and we have few additional details about the problem. It’s not terrible news, but it’s not good news, either
Greg Robinson
Webb’s program director
The incident, Robinson argued, showed the importance of the wide range of tests the spacecraft is put through prior to launch. “That’s why we do the testing,” he said. “We do it now, we find it now, we fix it and we launch a good spacecraft
  • The optical element of NASA’s James Webb Space Telescope is removed from a shipping container in a Northrop Grumman clean room in March. The spacecraft element, including the folded-up sunshield, is at left prior to undergoing acoustic testing.
  •  
  • Credit: Northrop Grumman

This latest incident comes as an independent review board, chartered by NASA in late March after announcing a one-year delay in JWST’s launch because of other technical issues, is in the midst of its analysis of the mission and its launch readiness. That review, led by retired aerospace executive and former NASA Goddard director Tom Young, is scheduled to be completed at the end of the month.

 

 

“It was a no-brainer to put an independent review board in place,” Thomas Zurbuchen, NASA associate administrator for science, said at the Space Studies Board meeting May 2. The board, he said, will provide an independent look at the status of the mission and identify what needs to be done to ensure the mission will be successful. Zurbuchen said there would be a “little bit of a pause” after the board delivers its final report, in part because of a prior commitment by Young in early June that makes him unavailable for discussions about the report or additional work. 

 

 

He said NASA will start briefing Congress and others about the report, and the agency’s response, in late June. That report will allow NASA to refine a launch date of approximately May 2020 that it announced March 27. 

 

Robinson believed there was margin in the revised development schedule to maintain that date.

 

We believe we have good margin there, and a lot that margin is for things like we just experienced. I still believe we’ll go in 2020, in roughly the same time frame that we talked about, unless this problem takes longer than we expect. One lesson already learned, was the need for more NASA oversight of Northrop Grumman’s work. We had people in the plant for a long time, four or five people. We’ve added a lot of folks in the past five or six months for oversight at Northrop Grumman
Greg Robinson
Webb’s program director
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Des Vis et des Écrous!

Alors qu’une revue indépendante du programme JWST est en cours, le projet doit faire face à un nouveau problème. Dans une présentation au cours d’une réunion du Comité d’Études Spatiales des Académies Nationales le 3 mai dernier, Greg Robinson, le Directeur du Programme JWST, a reconnu que des vis et des écrous avaient été trouvés à la suite des tests acoustiques.

Les techniciens ont trouvé de la quincaillerie une fois que le vaisseau spatial du JWST, qui comprend le bus et l’écran thermique, mais pas le télescope et ses instruments, a été déplacé le week-end dernier d’une chambre dédiée aux tests acoustiques à une autre dans laquelle doivent avoir lieu les tests de vibration. A l’heure actuelle, nous pensons que cette quincaillerie – nous parlons ici de vis et d’écrous – provient du couvercle de l’écran thermique. Nous essayons de comprendre ce que cela signifie, et comment remédier à ce problème. Il n’est vieux que de quelques jours, et nous ne disposons pas de beaucoup de détails. Ce n’est pas une nouvelle terrible, mais ce n’est pas non plus une bonne nouvelle.
Greg Robinson
Directeur du programme JWST

En effet, les ingénieurs qui travaillent sur le JWST venaient de conclure les tests acoustiques réalisés dans les locaux au sud de la Californie de Northrop Grumman, l’entrepreneur principal chargé de la réalisation du télescope, et les équipes qui ont inspecté l’élément du vaisseau spatial après ce test ont trouvé des pièces d’attache desserrées, comme l’indique un communiqué de la NASA diffusé le vendredi 4 mai 2018.

 

Le module du vaisseau spatial, qui sera accouplé à l’OTE (télescope et instruments) avant le lancement, comprend, outre les systèmes de propulsion et d’alimentation, un écran solaire (appelé aussi un bouclier thermique) composé de cinq couches qui maintiendra le télescope dans l’ombre lorsque celui-ci sera dans l’espace.

 

Dans le communiqué, la NASA déclare que le matériel trouvé servait à attacher les protections de la membrane de l’écran qui seront en place pour le lancement.

 

Le vaisseau spatial du JWST photographié durant les tests acoustiques.

 

(Crédit: NASA/Chris Gunn)

La NASA passe en revue toutes les options possibles pour la réparation et la préparation des prochaines étapes de tests dans un environnement similaire à celui du lancement. L’équipe analyse les données des tests et la configuration du matériel, et travaille activement vers une action correctrice dans un futur proche. Nous prévoyons de reprendre les tests environnementaux sous peu, et nous continuons à œuvrer méthodiquement et d’une manière sure vers le succès de la mission
Greg Robinson

Greg Robinson a insisté sur l’importance des tests réalisés au sol pour détecter de tels problèmes.
“Ceci est le parfait exemple de pourquoi les systèmes spatiaux doivent être testés au sol à fond et rigoureusement. Pour mettre à jour les imperfections et régler les problèmes avant le lancement”, a-t’il dit.

 

Rapportée initialement par Space News, la découverte des agrafes qui se sont détachées survient après que la NASA a décidée, fin mars, de reporter le lancement prévu à partir de mars 2019 au moins jusqu’aux environs de mai 2020, alors qu’un dérapage du calendrier antérieur l’avait déjà reporté d’octobre 2018 à 2019.

Lorsque la NASA a annoncé les dernières prévisions pour le lancement (le 27 mars dernier), les dirigeants décrivirent leurs multiples préoccupations au sujet du vaisseau spatial construit par Northrop Grumman, et qui subit actuellement une série de tests environnementaux qui doivent donner l’assurance qu’il résistera aux rigueurs du vol spatial. Avant les tests acoustiques, les ingénieurs l’avaient placé sur un banc de « tests de chocs » pour simuler les poussées qu’il rencontrera lorsque l’observatoire se séparera du lanceur Ariane 5. Les tests acoustiques l’ont soumis au bruit intense qui accompagnera le lancement, tandis que les tests de vibration – ceux qui restent à venir -, simuleront les secousses et tremblements d’un voyage en fusée.

 

“Il faut encore du temps pour vérifier et réaliser l’intégration de l’écran solaire d’une énorme complexité avec le vaisseau spatial” a déclaré Thomas Zurbuchen, l’Administrateur Associé de la Direction des Missions Spatiales à la NASA, dans une brève discussion avec des journalistes le 27 mars. “ Ca prend plus de temps que prévu, et il y a aussi quelques erreurs qui se sont produites.”

 

Proposé il y a plus de 20 ans, le JWST a été repensé de façon à élargir ses capacités observationnelles et surmonter de nombreuses écueils techniques, faisant gonfler son coût d’une projection initiale inférieure à 1 milliard de dollars, à un chiffre qui avoisine actuellement les 10 milliards. Ce chiffre comprenant le lancement et les opérations, ainsi que la contribution des agences spatiales Européenne et Canadienne. Le jWST a déjà couté 7,3 milliards de dollars. Avec le report du lancement, le coût du développement de la mission (hors opérations après le lancement, lequel sera couvert par l’agence Européenne ESA) pourrait s’élever à plus de 8 milliards, ce qui serait au-dessus de la limite fixée par les législateurs. Si cela arrivait, il faudrait procéder à un examen critique et obtenir l’autorisation du congrès américain.

 

Les dirigeants de la NASA ont identifié plusieurs problèmes qu’ils ont attribué à des erreurs commises par l’équipe de Northrop Grumman: un capteur endommagé qui a été mis sous tension par erreur durant les tests, des valves dans le système de propulsion qui ont dû être remplacées après avoir été incorrectement nettoyées, et un catalyseur du système de chauffage qui a été surchargé à cause d’une mauvaise tension. Les ingénieurs ont aussi trouvé des déchirures dans les membranes de l’écran thermique durant le test de déploiement réalisé pour vérifier la manière dont il se dépliera, une fois dans l’espace, jusqu’à atteindre les dimensions d’un court de tennis. Il a fallu plus de temps que prévu pour le déployer, le plier et le ranger.

 

Le télescope, avec ses instruments, a été testé d’une manière autonome au Centre des Vols Spatiaux Goddard de la NASA, à Greenbelt dans le Maryland, et au Centre Spatial Johnson à Houston, au Texas, avant d’être envoyé à Redondo Beach, en Californie, dans les locaux de Northrop Grumman, où il est arrivé en début d’année (voir les pages consacrées aux tests au CSJ et au GSFC).

 

La NASA a déclaré en mars que, dans le futur, la supervision des activités liées au JWST sera renforcée, et qu’une interaction directe sera établie avec le président de Northrop Grumman, et le responsable des opérations. L’agence américaine prévoit aussi de déléguer un chef de projet permanent à l’usine de Northrop Grumman, en même temps qu’elle enverra, durant les opérations critiques lors de l’intégration et des tests, un nombre accru d’experts. Elle a aussi programmé des revues de l’agenda, journalières et hebdomadaires, avec Northrop Grumman, qui de son côté va réorganiser la structure de sa direction, et effectuer des changements de personnel, ainsi que réaliser une mise à jour des procédures.

 

Certaines des erreurs soulignées en mars résultent de procédures très mal rédigées, ont reconnu les dirigeants de la NASA.

La mission JWST est une « première », et marque un “saut technologique gigantesque ” dans le développement des vaisseaux spatiaux. Quand les gens font des choses pour la toute première fois, un apprentissage est nécessaire.. Ainsi, nous faisons tout pour que la formation que nous donnons à nos employés reste une question centrale, afin de leur procurer les meilleures chances de réussite. Faire quelque chose pour la première fois comporte des risques inhérents, et nous avons établi un partenariat avec la NASA pour les identifier et les atténuer avec bonheur, afin de pouvoir lancer le JWST avec succès et être capables d’accomplir cette mission d’exploration spatiale que nous voulons tous voir couronnée de lauriers. La bonne nouvelle est que maintenant nous disposons de tout le matériel de vol. La nouvelle date de lancement reflète le temps supplémentaire dont nous avons besoin pour l’intégration et les tests du télescope et du vaisseau spatial. Il est fondamental pour nous d’assurer que cette mission reste la priorité des priorités
Kathy Warden
Présidente Directrice des Opérations à Northrop Grumman, au cours d’une conférence téléphonique avec des analystes d’investissement, le 25 avril

Le télescope du JWST est retiré d’un container maritime dans la salle blanche de Northrop Grumman en mars 2018, avant d’être soumis à des tests acoustiques. Le vaisseau spatial, y compris l’écran solaire plié, est à gauche.

 

(Crédit: Northrop Grumman)

Un comité indépendant chargé de réaliser un examen critique du projet, présidé par Thomas Young, un vétéran de l’industrie spatiale qui a servi comme directeur de Lockheed Martin, et comme directeur dans la mission Viking de la NASA du programme des modules d’atterrissage sur Mars, mettra un point final à un rapport qui abordera toutes les questions techniques, d’agenda et de budget, relatives au projet JWST vers la fin du mois de mai. Cette revue aidera la NASA à confirmer une nouvelle date de lancement, prévu pour l’instant autour de mai 2020, et fournira une nouvelle estimation budgétaire.

 

Les employés de Northrop Grumman connecteront le vaisseau spatial au télescope et instruments pour faire les derniers tests de l’ensemble avant de l’expédier par bateau à sa base de travail en Guyanne Française. Le JWST sera lancé avec son écran thermique, ses panneaux solaires, son antenne et les miroirs du télescope, tout cela plié pour rentrer dans Ariane. Puis, commencera un processus qui durera plusieurs semaines, au cours desquelles ces éléments seront déployés, avant que le JWST n’atteigne son orbite d’observation au point L2 de Lagrange.

[En partie inspiré de Stephen Clark, Spaceflightnow (8 mai 2018) et Space News (3 mai 2018)]

 

Relevé du Champ Ultra Profond de Hubble avec MIRI

Science

Extragalactique

histoire de l’univers

Relevé du Champ Ultra Profond de Hubble avec MIRI

L’univers a “explosé” il y a environ 13,8 milliards d’années. Les détails physiques de son évolution, depuis une minuscule fraction de secondes après le Big Bang jusqu’à la recombinaison de l’hydrogène.


L’univers avait alors environ 380 000 ans et était à une température de 4000 K ce qui permettait la formation d’hydrogène neutre. A ce moment-là, l’univers n’était plus opaque au rayonnement et les photons (qui sont les particules qui véhiculent la lumière) ont pu se déplacer sur de longues distantes avant d’être absorbés ou diffusés par la matière (notons que ces photons de l’époque existent toujours, ce sont eux qui forment le fameux rayonnement fossile). Le terme de recombinaison est évidemment impropre, mais provient sans doute de raisons historiques.

Science

Extragalactique

histoire de l’univers

Relevé du Champ Ultra Profond de Hubble avec MIRI

L’univers a “explosé” il y a environ 13,8 milliards d’années. Les détails physiques de son évolution, depuis une minuscule fraction de secondes après le Big Bang jusqu’à la recombinaison de l’hydrogène.


L’univers avait alors environ 380 000 ans et était à une température de 4000 K ce qui permettait la formation d’hydrogène neutre. A ce moment-là, l’univers n’était plus opaque au rayonnement et les photons (qui sont les particules qui véhiculent la lumière) ont pu se déplacer sur de longues distantes avant d’être absorbés ou diffusés par la matière (notons que ces photons de l’époque existent toujours, ce sont eux qui forment le fameux rayonnement fossile). Le terme de recombinaison est évidemment impropre, mais provient sans doute de raisons historiques.

L’époque de recombinaison marque le début des âges sombres, appelée ainsi car aucune étoile n’existe encore. Les âges sombres prendront fin avec la « renaissance cosmique », qui est l’époque de ré-ionisation (EoR), lorsque un rayonnement dont l’origine n’est pas encore connue avec certitude a commencé à ré-ioniser de façon importante les atomes neutres qui s’étaient formés à la recombinaison. La date précise de la ré-ionisation est sujette à débat, et tout ce qu’on peut dire c’est qu’elle s’est produite entre 100 et 400 millions d’années après le Big Bang.

Une des priorités du projet JWST :

Depuis le tout début du projet JWST une des premières priorités des thèmes scientifiques était la formation des galaxies et leur évolution aux premiers âges de l’Univers observable. Et comme nous venons de le voir, un des problèmes fondamentaux à résoudre dans ce contexte a trait au début de l’EoR. Il est donc nécessaire d’étudier l’évolution de l’univers depuis un décalage vers le rouge Redshift  en anglais) d’environ 1100 (époque supposée du début de la recombinaison), jusqu’à un décalage de 6 (l’univers avait 1 milliard d’années et était à 19 K). 


La grande question est de savoir d’où proviennent les photons responsables de l’ionisation.

 Il est fort probable que les principaux contributeurs sont les galaxies dans lesquelles se formèrent les premières étoiles. Celles-ci sont d’hypothétiques étoiles très massives (dites de population III), qui auraient brillé pendant un bref laps de temps (moins de 1 millions d’années chacune). Il est bien connu que plus une étoile est massive plus elle consomme vite son carburant thermonucléaire. Ces étoiles de population III n’existeraient donc plus depuis bien longtemps (selon certains scientifiques, elles pourraient être à l’origine des sursauts gamma très lointains). 


Les galaxies qui les hébergeaient sont intrinsèquement si peu lumineuses qu’elles ne pouvaient être détectées par aucun instrument existant, avant le JWST.

HUDF 

Hubble Ultra Deep Field

Cette image du HUDF montre des galaxies d’âge, de forme et de couleurs variés. Les galaxies les plus petites et les plus rouges (environ 100) sont les galaxies les plus lointaines ayant été observées par un télescope optique. Elles existaient quand l’Univers avait juste 800 millions d’années. Une région de ce champ, appelée HUDF-JD2 est mise en évidence dans le cercle situé sur les trois agrandissements à droite de l’image (en haut dans la lumière visible, au milieu dans l’infrarouge proche, en bas dans l’infrarouge thermique).

Avec une sensibilité unique pour des longueurs d’onde supérieures à 5 micron, l’instrument MIRI embarqué sur le JWST jouera un rôle prépondérant dans l’étude des différentes phases de l’EoR, et des toutes premières époques à laquelle se formèrent les galaxies. Avec MIRI, il sera possible pour la première fois:

  • D’obtenir une estimation non biaisée des masses stellaires dans un univers de moins de 1,5 milliard d’années (z>4).
  • D’évaluer les masses et âges des populations d’étoiles jeunes et moins jeunes dans un univers de moins de 600 millions d’années (z>8.5), ce qui conduira à des conclusions robustes sur l’histoire de la formation stellaire pendant l’époque de l’EoR, et par conséquent d’estimer la contribution de ces populations à l’apport des photons ionisants.
  • D’étudier l’hydrogène dans les sources qui peuplaient un univers d’environ 700 millions d’années (z ~ 7.5) et l’oxygène fortement ionisée dans un univers de 500 millions d’années (z ~ 10). MIRI est le seul instrument qui permettra de réaliser ces études.

Programme GTO 1283 de 60 heures

Ce programme photométrique et statistique a deux objectifs : réaliser un relevé profond d’une région précise du Champ Ultra Profond du télescope de Hubble (HUDF) avec un filtre à 5,6 micron, et obtenir des images à 10 micron des champs cosmologiques autour des galaxies sélectionnées pour une étude spectroscopique à très grand décalage vers le rouge qui fait l’objet d’un second volet de ce programme GTO.


Ce relevé effectué à une longueur d’onde de 5,6 micron permettra d’étendre la Fonction de Masse Stellaire dans les Galaxies (GSMF, pour Galaxy Stellar Mass Function) d’un autre ordre de grandeur dans la masse des étoiles en comparaison avec les études actuelles, jusqu’à des limites exhaustives de 300 millions de masse solaire à z= 3, et d’un milliard de masse solaire à z=6 – 7, ainsi que de trouver plusieurs dizaines de galaxies de plus petite masse à ces grands décalages vers le rouge. De plus, il fournira aux chercheurs la possibilité de contraindre d’une manière significative la GSMF pour des décalages vers le rouge 7 6) et était donc en pleine époque de ré-ionisation seront résolues (ie. le détail qu’il est possible de discerner sur une image dépend de la résolution spatiale du capteur utilisé. 


Elle est fonction de la dimension du plus petit élément qu’il est possible de détecter ; un objet résolu, en astronomie, c’est un objet dans laquelle on peut dissocier, distinguer ses composants, en l’observant à l’aide d’un instrument d’optique suffisamment puissant.

HUDF : Hubble Ultra Deep Field

Cette image du HUDF montre des galaxies d’âge, de forme et de couleurs variés. Les galaxies les plus petites et les plus rouges (environ 100) sont les galaxies les plus lointaines ayant été observées par un télescope optique. Elles existaient quand l’Univers avait juste 800 millions d’années. Une région de ce champ, appelée HUDF-JD2 est mise en évidence dans le cercle situé sur les trois agrandissements à droite de l’image (en haut dans la lumière visible, au milieu dans l’infrarouge proche, en bas dans l’infrarouge thermique).

Avec une sensibilité unique pour des longueurs d’onde supérieures à 5 micron, l’instrument MIRI embarqué sur le JWST jouera un rôle prépondérant dans l’étude des différentes phases de l’EoR, et des toutes premières époques à laquelle se formèrent les galaxies. Avec MIRI, il sera possible pour la première fois:

  • D’obtenir une estimation non biaisée des masses stellaires dans un univers de moins de 1,5 milliard d’années (z>4).
  • D’évaluer les masses et âges des populations d’étoiles jeunes et moins jeunes dans un univers de moins de 600 millions d’années (z>8.5), ce qui conduira à des conclusions robustes sur l’histoire de la formation stellaire pendant l’époque de l’EoR, et par conséquent d’estimer la contribution de ces populations à l’apport des photons ionisants.
  • D’étudier l’hydrogène dans les sources qui peuplaient un univers d’environ 700 millions d’années (z ~ 7.5) et l’oxygène fortement ionisée dans un univers de 500 millions d’années (z ~ 10). MIRI est le seul instrument qui permettra de réaliser ces études.

Programme GTO 1283 de 60 heures

Ce programme photométrique et statistique a deux objectifs : réaliser un relevé profond d’une région précise du Champ Ultra Profond du télescope de Hubble (HUDF) avec un filtre à 5,6 micron, et obtenir des images à 10 micron des champs cosmologiques autour des galaxies sélectionnées pour une étude spectroscopique à très grand décalage vers le rouge qui fait l’objet d’un second volet de ce programme GTO.


Ce relevé effectué à une longueur d’onde de 5,6 micron permettra d’étendre la Fonction de Masse Stellaire dans les Galaxies (GSMF, pour Galaxy Stellar Mass Function) d’un autre ordre de grandeur dans la masse des étoiles en comparaison avec les études actuelles, jusqu’à des limites exhaustives de 300 millions de masse solaire à z= 3, et d’un milliard de masse solaire à z=6 – 7, ainsi que de trouver plusieurs dizaines de galaxies de plus petite masse à ces grands décalages vers le rouge. De plus, il fournira aux chercheurs la possibilité de contraindre d’une manière significative la GSMF pour des décalages vers le rouge 7 6) et était donc en pleine époque de ré-ionisation seront résolues (ie. le détail qu’il est possible de discerner sur une image dépend de la résolution spatiale du capteur utilisé. 


Elle est fonction de la dimension du plus petit élément qu’il est possible de détecter ; un objet résolu, en astronomie, c’est un objet dans laquelle on peut dissocier, distinguer ses composants, en l’observant à l’aide d’un instrument d’optique suffisamment puissant.

(1911, p. 269)

Si nous ne pouvons pas « résoudre » ces nébuleuses, ce serait à cause de la petitesse extrême des composantes, et non pas parce que ces objets célestes sont excessivement éloignées.
H.Poincaré
Hyp. cosmogon

Par exemple, les taches blanchâtres et en apparence continues de la voie lactée se résolvent dans un puissant télescope, en un amas de points lumineux distincts). 


Si une galaxie n’est pas résolue, du moins MIRI pourra fixer des limites supérieures étroites sur leurs dimensions. Ainsi, cet instrument permettra d’examiner l’emplacement de la plus grande partie des étoiles issues de l’épisode initial de la formation d’étoiles. Ce relevé jouera aussi un rôle important pour sélectionner des Noyaux Actifs de Galaxies (AGN Active Galaxy Nuclei obscurcis par les poussières, pour étudier l’assemblage des galaxies, et leur évolution morphologique.


Ce programme s’inscrit dans le cadre d’une coordination des instruments NIRCam, NIRSpec et MIRI consacrée à l’étude photométrique et spectroscopique du HUDF et des champs environnants.

NEP: un Champ Profond Observé par le JWST
JWST