Le télescope spatial Nancy Grace Roman de 4,3 milliards de dollars de la NASA doit être lancé dimanche 30 août à 7 h 26 HAE, par une Falcon Heavy de SpaceX depuis le pas de tir 39A du centre spatial Kennedy. L’heure est une heure précise, pas un slogan. Un observatoire de premier plan se trouve sur un lanceur lourd, sur la Space Coast de Floride ; les météorologues de la Space Force évaluent à 60 % la probabilité de conditions favorables, et le prochain grand relevé astronomique de la NASA doit quitter la Terre avant le petit-déjeuner sur la côte Est.

La mission est déjà en avance sur le calendrier public qui la définissait autrefois. Le programme phare sera lancé neuf mois plus tôt que prévu. Ce n’est pas une erreur d’arrondi pour un programme de cette ampleur. Il s’agit d’un calendrier accéléré qui place un observatoire achevé sur le pas de tir, tandis que le projet scientifique qui a justifié son coût — la recherche de l’énergie noire, de la matière noire et de plus de 100 000 exoplanètes — reste celui que la NASA s’apprête à lancer.

Dimanche matin au pas de tir 39A

Le véhicule est une Falcon Heavy de SpaceX. Le pas de tir est le 39A du centre spatial Kennedy, une dalle de béton côtière conçue pour les départs américains les plus lourds. La Falcon Heavy est le lanceur utilisé lorsque la charge est massive et que la destination n’est pas une orbite basse. Roman réunit ces deux caractéristiques. L’observatoire mesure 12,8 mètres et pèse 8 165 kilogrammes. Ces dimensions expliquent pourquoi un lanceur conventionnel à corps unique serait un mauvais outil, tandis qu’un lanceur lourd à trois corps est le choix approprié. Un engin spatial de 12,8 mètres est un camion, pas un CubeSat. Un engin spatial de 8 165 kilogrammes est une cargaison, pas un passager clandestin.

L’heure n’est pas « un moment quelconque dimanche ». Il s’agit de 7 h 26 HAE. Les fenêtres de lancement des missions vers l’espace lointain sont une question de géométrie. La fusée doit placer le télescope sur une trajectoire qui le conduira vers le point de Lagrange Soleil-Terre L2, à environ 1,6 million de kilomètres de la Terre. Si la fenêtre est manquée de trop longtemps, la trajectoire vers ce paisible point d’attente devient coûteuse, voire impossible, lors de cette tentative. Dimanche matin est la tentative prévue par la NASA.

Le pas de tir 39A n’est pas secret. C’est le site industriel le plus photographié de l’astronautique américaine, une scène d’où des personnes et des cargaisons ont quitté la planète sous les couleurs de la NASA et, plus récemment, d’entreprises commerciales. Le client de dimanche est la NASA. La fusée de dimanche est une fusée de SpaceX. La charge utile de dimanche est un observatoire de 4,3 milliards de dollars nommé d’après Nancy Grace Roman, dont le nom est apposé sur un télescope qui, si le calendrier est respecté, va devenir une machine volante de relevé astronomique.

Un ciel à 60 %

Les météorologues de la Space Force évaluent à 60 % la probabilité de conditions favorables. C’est mieux qu’un pile ou face, mais moins qu’une certitude. La fin août correspond à la saison humide à Kennedy. Des orages se forment au-dessus de Cap Canaveral. Les vents en altitude changent. Les règles de sécurité du site tiennent compte de la foudre, des nuages épais et du cisaillement des vents, autant de phénomènes que la Falcon Heavy ne peut être autorisée à ignorer. Une prévision à 60 % est une évaluation officielle, pas une impression. Elle signifie que les responsables des prévisions météorologiques voient à la fois une possibilité de décoller et une possibilité d’attendre.

Un report ne changerait pas ce qu’est le télescope. Il ne changerait que la matinée. Le matériel sur le pas de tir resterait le même observatoire de 12,8 mètres et 8 165 kilogrammes. La fusée serait toujours une Falcon Heavy. La destination serait toujours L2. Pour l’instant, l’horloge publique indique toujours dimanche à 7 h 26 HAE, avec la bénédiction à 60 % de la Space Force.

Un œil de classe Hubble issu d’un surplus

Roman n’est pas un petit explorateur. C’est un observatoire de 12,8 mètres et 8 165 kilogrammes, construit autour d’un miroir de classe Hubble de 2,4 mètres. La classe Hubble est la comparaison que la NASA souhaite mettre en avant dès la première phrase, et elle est justifiée pour ce qui est du diamètre. La célébrité de Hubble tient à la taille de son optique primaire et à la netteté des images qu’elle a rendues possibles au-dessus de l’atmosphère. Roman embarque un miroir de la même catégorie. La différence ne réside pas dans l’ouverture de 2,4 mètres. Elle réside dans la mission qui lui est confiée.

Le miroir n’a pas commencé sa vie comme un projet civil d’astronomie. Le National Reconnaissance Office a donné le miroir après l’annulation d’un programme de satellites espions. Cette origine fait désormais partie du matériel. Un système optique classifié, conçu pour observer la Terre avec une précision extrême, est devenu un surplus lorsque son programme a été abandonné. La NASA a récupéré l’optique et construit autour d’elle un relevé du ciel. Ce don explique pourquoi une ouverture de classe Hubble a pu se retrouver au cœur d’un nouveau programme phare sans qu’il soit nécessaire de fabriquer de zéro la pièce de verre la plus coûteuse. Dans ce cas, l’annulation n’a pas été une fin. Elle a été le transfert d’un œil de 2,4 mètres, issu d’un satellite inachevé d’une agence, vers un observatoire de 4,3 milliards de dollars d’une autre agence.

De l’observation vers le bas à l’observation vers l’extérieur

Un satellite espion observe le sol. Un télescope de cosmologie observe l’obscurité. Les photons restent des photons. Une optique de 2,4 mètres en collecte beaucoup, ce qui explique pourquoi les deux domaines recherchent des miroirs de cette taille. Ce qui a changé, c’est l’orientation et l’instrument placé au foyer. Roman ne cartographiera pas les villes. Il cartographiera le ciel, avec une caméra grand champ de 300 mégapixels, qui est la véritable raison pour laquelle l’observatoire peut distancer Hubble comme machine de relevé.

Le génie de Hubble réside dans une longue observation d’une petite portion : un champ profond qui transforme un carré sombre en musée de galaxies. La conception de Roman relève d’un tempérament opposé. Le champ est large. Le balayage est rapide. Les pixels arrivent à flot. Le miroir est de classe Hubble afin que les images soient suffisamment nettes pour être utiles. La caméra est grand champ afin que les images soient assez nombreuses pour être utiles. Ensemble, ils permettent à un observatoire de balayer le ciel 1 000 fois plus vite que Hubble. Ce multiplicateur est la mission. Il ne s’agit pas de se vanter de la fusée, mais de la vitesse à laquelle une optique de 2,4 mètres, associée à un détecteur de 300 mégapixels, peut couvrir une portion du ciel que Hubble serait encore en train de reconstituer, timbre après timbre, une génération plus tard.

1,6 million de kilomètres vers un point d’attente paisible

Roman se dirige vers le point de Lagrange Soleil-Terre L2, à environ 1,6 million de kilomètres de la Terre. L2 n’est pas une formule poétique destinée aux touristes. C’est un point de la ligne Soleil-Terre, au-delà de la Terre vue depuis le Soleil, où la gravité des deux corps et le mouvement orbital d’un engin spatial peuvent s’équilibrer, permettant à celui-ci de conserver sa position avec une faible consommation de carburant. Depuis cet endroit, la Terre et le Soleil se trouvent à peu près dans la même direction. Dans les autres directions, le ciel est sombre, froid et stable. C’est ce que recherche un relevé grand champ : un point d’observation qui ne plonge pas dans l’ombre de la Terre toutes les 90 minutes, un environnement thermique qui ne passe pas brutalement de la fournaise à la nuit, et une vue qui ne soit pas interrompue par la planète que le télescope vient de quitter.

Environ 1,6 million de kilomètres expliquent aussi pourquoi il s’agit d’un vol de Falcon Heavy et non d’un trajet vers une plateforme en orbite basse. Hubble est suffisamment proche pour que des astronautes lui aient autrefois rendu visite. Roman quitte ce voisinage. Aucun service après-vente ne sera possible à L2. La mission primaire de cinq ans devra fonctionner avec le matériel qui quittera le pas de tir 39A. L’observatoire de 8 165 kilogrammes, qui tient dans 12,8 mètres sur la fusée, devra se déployer, refroidir, se verrouiller et fonctionner sans intervention humaine sur le miroir.

Pourquoi L2 est le point visé par la manœuvre de dimanche

Le lancement de dimanche n’est pas la science. Le lancement de dimanche est le transfert. Il faut faire quitter le pas de tir à l’observatoire, lui faire traverser l’atmosphère et le placer sur une trajectoire qui l’emportera, avec des corrections, vers L2. Une fois arrivé, à environ 1,6 million de kilomètres, le télescope pourra s’ouvrir et commencer le relevé pour lequel il a été construit. Jusque-là, ce n’est qu’une cargaison : 12,8 mètres d’observatoire replié sur une Falcon Heavy, en attente d’une prévision météorologique à 60 % de responsables de la Space Force qui ne se soucient pas encore de l’énergie noire tant que le ciel au-dessus de Kennedy n’est pas suffisamment dégagé pour voler.

La distance de 1,6 million de kilomètres mérite d’être prise au pied de la lettre. Ce n’est pas de « l’espace lointain » au sens poétique. C’est une distance. Les commandes radio prennent du temps. Les transmissions de données prennent du temps. Une caméra de 300 mégapixels qui doit envoyer environ 2 500 téraoctets ne peut pas déverser cette archive par l’intermédiaire d’une antenne locale ordinaire. L2 est à la fois un avantage scientifique et un problème de communication. La NASA l’a néanmoins choisi, car le relevé est l’objectif essentiel.

La caméra qui va submerger les archives

L’instrument qui transforme un miroir de classe Hubble en moteur de relevé est une caméra grand champ de 300 mégapixels. Trois cents millions de pixels sur un grand champ permettent de photographier de vastes portions du ciel en une seule prise au lieu de les assembler, à la manière de Hubble, avec un petit détecteur. C’est le sens concret de 1 000 fois plus vite. Ici, la vitesse signifie la couverture. Elle indique à quelle vitesse le télescope peut peindre la sphère céleste avec des images scientifiquement utiles, et non à quelle vitesse la Falcon Heavy quitte le pas de tir.

Ces images doivent revenir sur Terre. La caméra transmettra environ 2 500 téraoctets au cours d’une mission primaire de cinq ans, contre 172 téraoctets pour Hubble en 30 ans. Prenons le temps de comparer. En trois décennies, Hubble a renvoyé 172 téraoctets. En cinq ans, Roman devrait en renvoyer environ 2 500. Le nouveau télescope n’est pas seulement un peu plus productif. Il relève d’une autre catégorie de problème de données. Les systèmes au sol, les archives et les astronomes qui les interrogeront sont dimensionnés pour un flot continu, pas pour un filet d’eau. Une image de 300 mégapixels est un fichier volumineux. Un relevé qui fonctionne 1 000 fois plus vite que Hubble est une grande quantité de fichiers volumineux. Cinq années à ce rythme représentent 2 500 téraoctets, à quelques variations près selon le « environ » retenu par la NASA.

Cinq ans contre trente

La mission primaire de cinq ans est une référence, pas la promesse que le télescope mourra le jour de son cinquième anniversaire. C’est la période utilisée par la NASA pour définir les transmissions de données, le plan de relevé et la science qui a justifié les 4,3 milliards de dollars. Pendant cette période, Roman est censé recueillir bien plus de données que Hubble au cours d’une carrière six fois plus longue. Trente ans de Hubble ont produit 172 téraoctets. Cinq ans de Roman devraient en produire environ 2 500. Le détecteur de 300 mégapixels explique que ce volume soit possible. Le grand champ explique que ce volume soit utile. Des téraoctets vides seraient un gaspillage. Ces téraoctets sont censés constituer une carte.

C’est ainsi qu’un télescope nommé Roman peut mériter la comparaison avec Hubble sans être une copie de Hubble. Hubble observait longuement. Roman balaiera le ciel. Les 172 téraoctets de Hubble sont un trésor parce qu’ils sont profonds. Les 2 500 téraoctets de Roman sont le pari que l’étendue, à une résolution de classe Hubble, est l’atlas qui manquait.

Un atlas, une centrale de puissance et une quête dans l’obscurité

L’administrateur de la NASA, Jared Isaacman, a déclaré qu’il « donnerait à la Terre un nouvel atlas de l’Univers ». La responsable scientifique Niki Fox l’a qualifié de « véritable centrale de puissance ». Ce sont les deux caractérisations que la direction de la NASA a officiellement formulées pour ce lancement, et elles désignent le même objet sous deux angles. Un atlas est un document géographique. Une centrale de puissance est une machine. Roman est présenté comme les deux à la fois : un relevé qui cartographiera le ciel à une échelle industrielle, et un observatoire dont la vitesse et le champ de vision sont la puissance qui rend cette carte possible.

L’atlas d’Isaacman, ce sont les 2 500 téraoctets, le balayage 1 000 fois plus rapide, la caméra grand champ de 300 mégapixels qui remplira les régions que Hubble n’a jamais eu le temps de couvrir. La centrale de puissance de Fox est le même matériel vu depuis l’autre côté du bâtiment : un miroir de 2,4 mètres, une optique donnée après l’annulation d’un programme de satellites espions du National Reconnaissance Office, et une Falcon Heavy pour soulever ses 8 165 kilogrammes à 1,6 million de kilomètres de la Terre. Dans l’expression de Fox, « véritable » n’a rien de subtil. C’est une affirmation de puissance.

Les cibles de cette puissance ne sont pourtant pas de jolies images, même si de jolies images arriveront. Le programme phare cherchera à étudier l’énergie noire, la matière noire et plus de 100 000 exoplanètes. L’énergie noire désigne ce qui accélère l’expansion de l’Univers. La matière noire désigne la masse qui sculpte les galaxies sans émettre de lumière. Les exoplanètes sont des mondes en orbite autour d’autres étoiles. Un télescope qui balaie le ciel 1 000 fois plus vite que Hubble permet de passer de l’échantillonnage de ces phénomènes à leur dénombrement. Plus de 100 000 exoplanètes, c’est un chiffre de recensement, pas une poignée de découvertes. L’énergie noire et la matière noire sont aussi des problèmes de recensement, même si les objets comptés n’émettent pas eux-mêmes de lumière. On compte leurs effets sur les objets qui en émettent : les galaxies, les supernovæ et la structure à grande échelle du ciel qu’un atlas est censé contenir.

Neuf mois plus tôt, toujours un programme phare

Le programme phare sera lancé neuf mois plus tôt que prévu. Dans la hiérarchie de la NASA, « programme phare » désigne le sommet : la mission qui définit une décennie d’astrophysique, autour de laquelle d’autres télescopes organiseront leur calendrier d’observation et leur budget. Roman appartient à cette catégorie de projets. Il arrive également, selon le calendrier actuel, sur le pas de tir avant la date que le public avait appris à attendre. Un lancement anticipé n’est pas le titre habituel pour un observatoire de 4,3 milliards de dollars. Cette fois, c’est le titre.

Un lancement anticipé ne réduit pas les contraintes météorologiques. Les météorologues de la Space Force évaluent toujours à 60 % la probabilité de conditions favorables dimanche. Il ne rétrécit pas la fusée. Une Falcon Heavy de SpaceX reste le véhicule qui partira du pas de tir 39A du centre spatial Kennedy. Il ne change pas la destination. Le point de Lagrange Soleil-Terre L2 se trouve toujours à environ 1,6 million de kilomètres de la Terre. Ce qui change, c’est le moment où l’atlas pourra commencer à être dessiné et celui où une caméra de 300 mégapixels pourra commencer à le remplir.

Si la tentative de dimanche à 7 h 26 HAE réussit, le télescope spatial Nancy Grace Roman quittera la Floride avec une cargaison de 8 165 kilogrammes et de 12,8 mètres, équipée d’un miroir donné de 2,4 mètres et d’une caméra de 300 mégapixels. S’il atteint sa position, il consacrera une mission primaire de cinq ans à remplir une archive d’environ 2 500 téraoctets — un volume que Hubble n’a pas atteint en 30 ans, avec ses 172 téraoctets. L’atlas d’Isaacman et la centrale de puissance de Fox sont deux noms pour désigner cette récolte. La recherche de l’énergie noire, de la matière noire et de plus de 100 000 exoplanètes est la raison pour laquelle la NASA a dépensé 4,3 milliards de dollars pour le placer sur une Falcon Heavy, neuf mois plus tôt que prévu, sous un ciel favorable à 60 %.