La NASA a franchi une nouvelle étape majeure dans les préparatifs de la prochaine génération d'astronomie spatiale : la construction du télescope spatial Nancy Grace Roman est entièrement achevée, un ambitieux observatoire infrarouge qui devrait partir vers une orbite autour du point L2 du système Terre-Soleil dans la seconde moitié de cette décennie. Dans la plus grande salle blanche du centre Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, dans l'État du Maryland, les techniciens ont physiquement relié le 25 novembre 2025 les deux principaux segments de l'observatoire – la partie interne « télescopique » et la partie externe avec les systèmes d'alimentation, de communication et de contrôle de vol.

Cela marque l'achèvement de la construction de l'ensemble du télescope spatial Roman, faisant passer la mission de la phase d'assemblage à la phase finale de test. C'est un moment clé pour le portefeuille des grandes missions astrophysiques de la NASA : Roman doit compléter le travail des télescopes Hubble et James Webb et répondre à certaines des questions les plus profondes sur l'origine de l'univers, le rôle de l'énergie noire et de la matière noire, ainsi que la fréquence des systèmes planétaires semblables au nôtre.

Un nouveau « grand regard » sur l'univers

Le télescope spatial Nancy Grace Roman, qui a longtemps été développé sous l'ancien nom WFIRST (Wide-Field Infrared Survey Telescope), est conçu comme un observatoire infrarouge avec un champ de vision extrêmement large. Son miroir principal a un diamètre de 2,4 mètres – le même que celui de Hubble – mais la combinaison de l'optique et des détecteurs lui permet de « capturer » en un seul cliché une zone du ciel environ cent fois plus grande que le champ de vision de la caméra de Hubble. L'objectif est que, durant la mission primaire de cinq ans, le télescope effectue des relevés systématiques du ciel et recueille d'énormes quantités de données sur les galaxies, les étoiles, les trous noirs et les exoplanètes.

Roman sera placé sur une orbite de halo autour du point L2, à environ 1,5 million de kilomètres de la Terre, où l'attraction gravitationnelle de la Terre et du Soleil ainsi que le mouvement orbital du télescope s'équilibrent d'une manière qui permet une observation stable de l'univers avec des perturbations thermiques et géométriques minimales. Une telle position s'est déjà révélée idéale pour des missions scientifiques comme le télescope James Webb, car elle offre un environnement stable, une bonne protection contre la lumière du soleil et un calendrier d'observation relativement simple.

Selon les plans de la NASA, Roman devrait être prêt pour le lancement au plus tard en mai 2027, avec la possibilité d'un lancement plus tôt dès l'automne 2026. Le contrat prévoit un lancement sur une fusée SpaceX Falcon Heavy depuis le pas de tir LC-39A au Centre spatial Kennedy en Floride. Après les derniers tests au centre Goddard, l'observatoire devrait être transporté en Floride durant l'été 2026, où suivront les derniers préparatifs de vol et l'intégration avec la fusée.

Qu'est-ce qui a été achevé le 25 novembre 2025 ?

La construction du télescope spatial Roman s'est déroulée pendant des années selon plusieurs flux parallèles – l'assemblage du télescope (miroir optique, supports et systèmes de pointage précis) et le vaisseau spatial portant le télescope (le soi-disant « spacecraft bus », avec l'alimentation, les communications, la propulsion et les systèmes informatiques) ont été développés séparément. La jonction finale de ces deux grands segments a créé un observatoire entièrement intégré, fabriqué en taille réelle et dans la configuration dans laquelle il sera lancé.

En termes pratiques, l'équipe dans la salle blanche a soigneusement soulevé et aligné le module télescopique et l'a relié aux structures porteuses du vaisseau spatial. Chaque joint mécanique et connexion de câble a subi des vérifications détaillées, car après le lancement, il n'y a plus d'accès physique au système. La jonction a duré quelques heures, mais derrière cette opération se cachent des années de conception, de modèles de test, de prototypes et d'essais individuels des sous-systèmes.

La NASA souligne que l'achèvement de la construction est plus qu'une étape symbolique : ce n'est qu'à ce stade qu'il est possible de mener des essais complets du comportement de l'observatoire dans des conditions similaires à celles de l'espace. Suivront des tests thermique-vide, des vibrotests simulant les charges lors du lancement et une longue série de vérifications de l'alignement optique, de la fonctionnalité des instruments et de la communication avec le centre de contrôle.

La route vers le lancement : tests dans des conditions extrêmes

Dans les mois à venir, Roman subira, comme la NASA aime le dire, une « torture de tests » – une série de vérifications rigoureuses sans lesquelles une mission aussi complexe ne doit pas partir dans l'espace. Dans des chambres thermique-vide, le télescope et le vaisseau sont exposés à des températures et des conditions similaires à celles de l'espace lointain, tandis que les instruments doivent simultanément fonctionner à l'intérieur des paramètres prévus. Les ingénieurs s'intéressent particulièrement aux réactions de la structure aux changements brusques de température, car tout décalage microscopique peut affecter la mise au point et les performances optiques.

Un deuxième ensemble clé de tests sont les vibrotests et les essais acoustiques. Le télescope est monté sur des tables spéciales secouées par un équipement puissant, simulant les vibrations et les charges qui se produisent lors du lancement sur une fusée Falcon Heavy. Les essais acoustiques impliquent l'exposition à des ondes sonores très fortes, qui imitent le bruit des moteurs de fusée et l'écoulement de l'air autour de la fusée. Ce n'est que lorsque l'observatoire passe toutes ces vérifications sans dommages et en préservant une optique et une mécanique précises que la mission peut obtenir le « feu vert » pour la livraison au site de lancement.

De plus, l'équipe doit vérifier l'architecture électronique et logicielle complète. Chaque chemin de données entre les instruments, la mémoire, les unités de communication et les systèmes d'orientation est testé dans divers scénarios – des campagnes d'observation nominales aux anomalies simulées. L'objectif est de découvrir tout « bug » potentiel tant qu'il est encore possible d'intervenir, au lieu que le problème n'éclate que dans l'espace, où toute intervention est limitée ou impossible.

Deux instruments clés : caméra grand angle et coronographe

Roman emportera en orbite deux instruments scientifiques principaux : le Wide Field Instrument (WFI) et le Coronagraph Instrument, le second étant formellement désigné comme une démonstration de nouvelles technologies, et le premier comme le « cheval de bataille » de la mission.

Le Wide Field Instrument est une caméra d'une résolution d'environ 300 mégapixels, composée de 18 détecteurs hautement sensibles couvrant le domaine visible et proche infrarouge d'environ 0,48 à 2,3 micromètres. Chaque cliché individuel sera suffisamment large pour englober une zone du ciel plus grande que la taille apparente de la pleine Lune. Comparé aux caméras classiques de Hubble, Roman pourra scruter le ciel environ cent fois plus vite, car il capture un champ de vision bien plus grand en une seule image avec une netteté d'image comparable.

Grâce à cette combinaison de largeur et de résolution, durant la mission primaire de cinq ans, on s'attend à ce que Roman collecte environ 20 000 téraoctets de données, soit 20 pétaoctets. Ce « déluge de données » devrait contenir des informations sur des milliards de galaxies, des centaines de millions d'étoiles et au moins 100 000 exoplanètes découvertes par différentes méthodes. C'est précisément le volume de données qui est crucial pour les analyses statistiques avec lesquelles les astronomes veulent examiner comment l'univers s'étend, comment la structure des galaxies a changé à travers le temps cosmique et quelle est la fréquence des systèmes planétaires de différents types.

Le deuxième instrument, le Coronagraph (coronographe), représente un saut technologique audacieux. Il s'agit d'un assemblage complexe de masques, prismes, filtres, détecteurs et miroirs déformables qui devraient, dans la lumière visible et proche infrarouge, « éteindre » l'éclat des étoiles et permettre l'imagerie directe de la lumière très faible de leurs planètes et des disques de poussière environnants. Pour réussir, il est nécessaire de supprimer la lumière de l'étoile mère jusqu'à un milliard de fois par rapport à l'environnement, ce qui représente un défi technologique extrême.

Le coronographe sur Roman est officiellement un démonstrateur technologique : sa tâche principale n'est pas la production massive de résultats scientifiques, mais la preuve qu'une telle suppression extrême de la lumière des étoiles est réalisable dans l'espace. Le succès ouvrirait la porte à de futurs télescopes encore plus grands dédiés à l'imagerie directe de planètes potentiellement habitables autour d'étoiles proches du Soleil. Mais même en tant que démonstrateur, le Coronagraph devrait recueillir des données précieuses sur des exoplanètes géantes et des structures de disques poussiéreux autour d'étoiles proches.

Trois relevés monumentaux de l'univers

La majorité du temps durant la mission primaire – environ 75 % – sera consacrée à trois grands programmes scientifiques, ou relevés du ciel (surveys), qui sont soigneusement conçus pour répondre aux questions clés de la cosmologie et de la science planétaire.

Le premier d'entre eux, le High-Latitude Wide-Area Survey, est orienté vers une large zone du ciel à des latitudes galactiques relativement élevées, où l'influence de notre galaxie sur les observations est un peu moindre. En utilisant une combinaison d'images profondes et de spectroscopie, les astronomes suivront la distribution des galaxies et leur regroupement à travers une grande gamme de distances, ou à travers différentes époques cosmiques. Sur la base de ces données, il est possible de reconstruire comment la « toile » de matière noire s'est développée à grande échelle à travers le temps, et comment l'énergie noire influence l'expansion de l'univers.

Le deuxième programme clé, le High-Latitude Time-Domain Survey, se concentre également sur des zones en dehors du plan de notre galaxie, mais avec un accent sur la variabilité. Roman imagera la même zone du ciel plusieurs fois au fil des années, afin de pouvoir suivre l'apparition et l'évolution des supernovas, des étoiles variables et d'autres phénomènes transitoires. Le rôle de ces observations est particulièrement important dans l'étude de l'énergie noire : les supernovas de type Ia servent de « chandelles standard » pour mesurer la distance, et la combinaison de leur luminosité et du décalage vers le rouge permet une cartographie précise de l'histoire de l'expansion de l'univers.

Le troisième grand programme, le Galactic Bulge Time-Domain Survey, tourne son regard vers l'intérieur de notre galaxie – vers le dense « bulbe » central de la Voie lactée. Là, la densité d'étoiles est extrêmement élevée, ce qui crée des conditions idéales pour l'observation de la microlentille gravitationnelle. Lorsqu'un objet – une étoile, une planète ou un résidu compact comme un trou noir – passe presque exactement devant une étoile d'arrière-plan, sa gravité amplifie temporairement la lumière de cette étoile d'arrière-plan. Cette augmentation de luminosité de courte durée porte des informations sur l'objet qui a causé l'effet de lentille.

Les observations de microlentille de Roman devraient révéler des planètes situées dans les zones habitables de leurs étoiles, mais aussi des mondes plus froids et plus lointains semblables à Jupiter, Saturne ou Uranus. De plus, la même méthode sera sensible aux « planètes errantes » – des objets de masse planétaire qui ne sont pas du tout liés gravitationnellement à une étoile et errent librement à travers la galaxie. La microlentille devrait également révéler des trous noirs et des étoiles à neutrons isolés, qui normalement ne rayonnent pas assez pour être directement visibles, mais dont l'influence gravitationnelle sur les étoiles d'arrière-plan laisse une signature claire.

Plus de cent mille nouveaux mondes

L'un des aspects les plus excitants de la mission Roman est la chasse potentielle aux exoplanètes. La combinaison d'observations de transit (lorsqu'une planète passe devant son étoile et atténue légèrement sa lumière) et de microlentille devrait mener à la découverte d'au moins environ 100 000 nouvelles planètes au cours des cinq premières années de fonctionnement. Contrairement à de nombreuses missions antérieures, qui étaient particulièrement sensibles aux planètes sur des orbites proches autour des étoiles, les observations de microlentille de Roman compléteront l'image de mondes plus froids et plus lointains, y compris des objets de masse comparable à la Terre ou même plus petits.

De cette manière, Roman complétera considérablement les statistiques construites par des missions comme Kepler et TESS. Alors que Kepler a montré que les planètes sont courantes et que de nombreuses étoiles ont des systèmes compacts de « super-Terres » et de mini-Neptunes, Roman devrait clarifier à quel point les analogues de notre Système solaire sont courants, avec des planètes disposées à de plus grandes distances et dans des régions plus froides. En combinaison avec d'autres données, les astronomes pourront poser des questions plus précises sur le caractère typique ou exceptionnel de notre système.

Le coronographe, bien que principalement un démonstrateur technologique, devrait également contribuer par des images directes d'exoplanètes géantes autour d'étoiles relativement proches. De telles images permettent l'étude de l'atmosphère, de la température et des nuages de ces planètes, surtout si elles sont combinées avec la spectroscopie. Bien que Roman ne sera pas spécialisé pour l'étude détaillée de mondes potentiellement habitables comme le futur Habitable Worlds Observatory, chaque progrès dans l'imagerie directe et la caractérisation des exoplanètes est considéré comme une étape clé vers la quête à long terme pour identifier des planètes avec des conditions similaires à celles de la Terre.

Énergie noire, matière noire et structure de l'univers

Outre la chasse aux planètes, Roman est fondamentalement conçu comme une mission cosmologique. L'une des grandes questions qui a émergé à la fin du XXe siècle est pourquoi l'expansion de l'univers s'accélère. Cette accélération est attribuée à une composante encore mal comprise connue sous le nom d'énergie noire. Les observations grand angle et profondes des galaxies par Roman, les faibles lentilles gravitationnelles (de minuscules distorsions de la forme des galaxies causées par la matière noire dans l'espace intermédiaire) et les supernovas devraient permettre des mesures indépendantes de l'expansion de l'univers et de la croissance des structures cosmiques à travers différentes périodes de l'histoire cosmique.

Roman utilisera trois techniques complémentaires : le suivi des oscillations acoustiques baryoniques dans la distribution des galaxies, la statistique de la lentille gravitationnelle faible ainsi que des mesures précises de distance à l'aide de supernovas de type Ia. En combinant ces données, les scientifiques pourront vérifier si la théorie de la relativité générale d'Einstein tient aussi aux plus grandes échelles ou s'il est nécessaire d'introduire de nouveaux concepts physiques, et si la densité de l'énergie noire est constante ou change au fil du temps.

La matière noire, bien qu'« invisible », se manifeste par l'influence gravitationnelle sur la matière visible. Les observations de Roman fourniront des cartes détaillées de la distribution de masse dans l'univers, des amas galactiques individuels à la toile cosmique aux plus grandes échelles. Ainsi seront testés davantage les scénarios de formation des structures dans l'univers et les modèles de matière noire, y compris la possibilité de l'existence de nouvelles particules ou même de théories alternatives de la gravité.

Données ouvertes et rôle de la communauté scientifique mondiale

L'un des aspects organisationnels les plus importants de la mission Roman est l'accès aux données. La NASA prévoit de rendre toutes les données scientifiques publiquement accessibles sans longues périodes d'exclusivité pour un nombre limité d'équipes. Cela signifie que les astronomes du monde entier, des grandes institutions de recherche aux plus petites équipes universitaires, pourront travailler presque simultanément avec les mêmes ensembles de données et présenter leurs propres analyses, catalogues et découvertes.

En plus des trois principaux relevés du ciel, environ un quart du temps durant la mission primaire sera réservé pour des programmes que propose la communauté scientifique plus large à travers le soi-disant General Investigator Program. Les équipes seront en compétition pour du temps d'observation en proposant des projets scientifiques spécifiques – des études détaillées de certaines galaxies ou nuages de gaz au suivi de phénomènes exotiques et transitoires. Ce modèle s'est avéré très efficace avec les télescopes Hubble et James Webb, où il a ouvert un espace pour des découvertes inattendues qui n'étaient pas prévues par le plan de mission original.

Les énormes volumes de données que Roman générera nécessiteront également des approches totalement nouvelles de traitement et d'analyse. On s'attend à une application intensive de méthodes d'apprentissage automatique et de statistiques avancées pour extraire des informations utiles du tas d'images et de catalogues. Déjà maintenant, des outils sont développés qui permettront aux futurs chercheurs de parcourir les bases de données plus rapidement, de découvrir des objets inhabituels et de relier les observations de Roman avec d'autres missions et télescopes.

L'héritage de Nancy Grace Roman et la symbolique de la mission

Le télescope a été nommé en l'honneur de Nancy Grace Roman, la première astronome en chef de la NASA et l'une des personnes clés responsables de la création du télescope spatial Hubble. Dès les années 1960, Roman a défendu l'idée de sortir les télescopes de l'atmosphère terrestre, afin d'éviter les turbulences et l'absorption d'une partie du spectre électromagnétique. En raison de son rôle dans le développement de l'astronomie spatiale, on l'appelait souvent la « mère de Hubble ».

La décision de nommer la nouvelle grande mission infrarouge précisément d'après Nancy Grace Roman porte une forte symbolique : un télescope qui fournira « 100 Hubble » en termes de largeur de champ de vision est directement lié à la personne qui a poussé l'idée du premier grand télescope spatial il y a plusieurs décennies. La mission Roman poursuit sa vision d'observatoires spatiaux qui produisent d'énormes quantités de données ouvertes à toute la communauté, des astronomes professionnels aux scientifiques citoyens.

Aux côtés de la NASA, des partenaires internationaux participent à la mission, dont l'Agence spatiale européenne (ESA), l'agence française CNES, l'agence japonaise JAXA et des institutions de recherche comme l'Institut Max Planck d'astronomie. Ils contribuent à l'instrumentation, aux calibrages, au traitement des données et à la préparation des programmes scientifiques. Roman est ainsi également un exemple de coopération mondiale, dans laquelle la connaissance, la technologie et les coûts sont partagés entre plusieurs pays, dans le but d'un progrès commun dans la compréhension de l'univers.

Que suit-il après l'achèvement de la construction ?

L'achèvement de la construction le 25 novembre 2025 ne signifie pas que Roman est immédiatement prêt pour le lancement, mais marque le passage à la phase finale où le plus grand accent est mis sur la réduction des risques. Chaque nouveau test peut révéler une faiblesse inattendue ou une irrégularité – que ce soit dans l'électronique, la mécanique ou le logiciel – donc les équipes à Goddard et dans les centres partenaires analysent les résultats et effectuent des corrections si nécessaire.

Si tout se passe comme prévu, après les derniers essais au centre Goddard, l'observatoire sera emballé dans un conteneur de transport spécial, climatisé et protégé des vibrations, et transporté au Centre spatial Kennedy en Floride. Là l'attend une nouvelle série de vérifications dans le cadre des préparatifs pour l'intégration avec la fusée Falcon Heavy : des tests de l'interaction avec les systèmes de la fusée à la « répétition générale » du lancement, dans laquelle sont simulées toutes les étapes clés du compte à rebours à la séparation du télescope dans l'espace.

Le lancement, quand il aura lieu, n'est que le début. Après la séparation de la fusée, Roman passera plusieurs mois en phase de mise en service : déploiement des structures de protection, mise au point précise de l'optique, calibrage des instruments et premières observations de test. Ce n'est qu'après cette période, si tous les systèmes s'avèrent stables et dans les spécifications, que la mission passera au travail scientifique régulier, avec les premiers grands relevés du ciel qui devraient commencer au cours de la première année après le lancement.

Pour l'instant, l'achèvement de la construction et l'entrée dans la phase finale de test confirment que Roman est sur la bonne voie vers un lancement prévu au plus tard en mai 2027. Si le calendrier des tests et des préparatifs continue d'aller à un rythme favorable, un scénario dans lequel le télescope spatial Nancy Grace Roman commencera son voyage vers le point L2 dès la fin de 2026 est très réaliste, prêt à nous offrir un regard totalement nouveau sur l'univers dans les années à venir.