Télescope spatial

Dans l'idéal le satellite d'observation astronomique est placé sur une orbite la plus éloignée possible des perturbations lumineuses ou électromagnétiques. La Terre et la Lune peuvent être une grande source de perturbation. Pour y échapper certains satellites astronomiques sont placés sur des orbites qui les maintiennent éloignés en permanence loin de ces deux astres : point de Lagrange L₂ de l'ensemble Terre-Soleil (par exemple Planck, Herschel), orbite héliocentrique dans le sillage de la Terre avec quelques semaines de décalage (par exemple Kepler). Par le passé les satellites en orbite basse ont toutefois été largement majoritaires. Certains satellites astronomiques sont sur des orbites terrestres à forte excentricité (Integral, Granat, XMM-Newton) pour permettre des observations à l'extérieur des ceintures de Van Allen (les particules à l'intérieur des ceintures perturbent les mesures) et disposer de longues durées d'observation ininterrompues (une périodicité longue limite le nombre d'interruptions liés au passage derrière la Terre).

La résolution des télescopes dans le visible est aujourd'hui meilleure que celle des télescopes terrestres : elle est seulement limitée par la charge utile des lanceurs existants et le coût de construction d'un gros télescope spatial. La réalisation du lanceur lourd SLS pourrait permettre le lancement d'un télescope spatial doté d'un miroir de 8 à 17 mètres (projet Advanced Technology Large-Aperture Space Telescope).

Le satellite d'observation astronomique comme les autres satellites doit se maintenir sur une orbite et être pointé vers l'objet observé pour accomplir sa mission ce qui nécessite de disposer d'ergols. La durée de vie est donc conditionnée par la quantité d'ergols emportée, car les opérations de maintenance d'un satellite, comme celles réalisées pour le télescope Hubble, sont trop coûteuses pour être envisagées dans un cas normal. Certains satellites d'observation astronomique, comme les télescopes infrarouge, utilisent des capteurs qui nécessitent un liquide de refroidissement (hélium liquide). Celui-ci s'épuise progressivement ce qui limite la durée durant laquelle le satellite peut réaliser ses meilleures mesures.

Les télescopes gamma collectent et mesurent le rayonnement gamma à haute énergie émis par les sources célestes. Ce rayonnement est absorbé par l'atmosphère et doit être observé depuis des ballons à haute altitude (télescopes-ballons (en)) ou depuis l'espace. Le rayonnement gamma peut être généré par les supernovae, les étoiles à neutrons, les pulsars et les trous noirs. Les éruptions gamma, qui dégagent des énergies élevées, ont été également détectées sans qu'on en identifie la provenance[3].

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  Le Compton Gamma Ray Observatory
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  Schéma du Fermi Gamma-ray Space Telescope
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  Le télescope Granat

Les télescopes à rayons X mesurent le rayonnement X émis par les photons à haute énergie. Ceux-ci ne peuvent pas traverser l'atmosphère et doivent donc être observés soit depuis la haute atmosphère soit depuis l'espace. Plusieurs types d'objets célestes émettent des rayons X depuis les amas de galaxie en passant par les trous noirs ou les noyaux galactiques actifs jusqu'aux objets galactiques tels que les restes de supernovas ou les étoiles et les étoiles doubles comportant une naine blanche... Certains corps du système solaire émettent des rayons X, le plus notable étant la Lune, bien que la majorité du rayonnement X de la Lune provienne de la réflexion de rayons X du Soleil. On considère que la combinaison de nombreuses sources de rayonnement X non identifiées est à l'origine du rayonnement X de fond

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  Le Advanced Satellite for Cosmology and Astrophysics
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  BeppoSAX (vue d'artiste)
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  The Einstein Observatory (HEAO 2)

Les télescopes ultraviolet effectuent leurs observations dans la gamme des ondes ultraviolet c'est-à-dire entre 100 et 3 200 Å. La lumière dans ces longueurs d'onde est absorbée par l'atmosphère terrestre aussi les observations doivent être réalisées dans la haute atmosphère ou depuis l'espace[97]. Les objets célestes émettant un rayonnement ultraviolet comprennent le Soleil, les autres étoiles et les galaxies[98].

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  Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer
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  GALEX (vue d'artiste)
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  Le Copernicus Observatory dans une salle blanche
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  Le Public Telescope (PST) Lancer 2019

L'astronomie en lumière visible est la forme la plus ancienne de l'observation des astres. Elle porte sur le rayonnement visible (entre 4 000 et 8 000 Å)[121]. Un télescope optique placé dans l'espace ne subit pas les déformations liées à la présence de l'atmosphère terrestre ce qui lui permet de fournir des images avec une résolution plus importante. Les télescopes optiques sont utilisés pour étudier, entre autres, les étoiles, les galaxies, les nébuleuses et les disques protoplanétaires[122].

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  Le télescope Hubble
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  Diagramme de Kepler
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  Diagramme de Kepler

Le rayonnement infrarouge a une énergie plus faible que la lumière visible et est donc émis par des objets plus froids. Ce rayonnement permet d'observer les objets suivants : les étoiles froides dont les naines brunes, les nébuleuses et les galaxies avec un important décalage vers le rouge[137].

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  Herschel (vue d'artiste)
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  IRAS (vue d'artiste)
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  James-Webb (vue d'artiste)

Aux fréquences millimétriques, les photons sont très nombreux mais ont très peu d'énergie. Il faut donc en collecter beaucoup. Ce rayonnement permet de mesurer le fond diffus cosmologique, la distribution des radio-sources, ainsi que l'effet Sunyaev-Zel'dovich, ainsi que le rayonnement synchrotron et le rayonnement continu de freinage de notre galaxie.

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  COBE
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  WMAP (vue d'artiste)

L'atmosphère est transparente pour les ondes radio aussi les radio-télescopes placés dans l'espace sont utilisés généralement pour réaliser de l'interférométrie à très longue base. Un télescope est basé sur Terre tandis qu'un observatoire est placé dans l'espace : en synchronisant les signaux collectés par ces deux sources on simule un radio-télescope dont la taille serait la distance existant entre les deux instruments. Les observations effectuées avec ce type d'instrument portent sur les restes de supernovae, les lentilles gravitationnelles, les masers, les galaxies à sursaut de formation d'étoiles ainsi que beaucoup d'autres objets célestes.

Certains observatoires spatiaux sont spécialisés dans la détection du rayonnement cosmique et des électrons. Ceux-ci peuvent être émis par le Soleil, notre galaxie (rayonnement cosmique) et des sources extra-galactiques (rayonnement cosmique extra-galactique). Il existe également un rayonnement cosmique à haute énergie émis par les noyaux des galaxies actives.

L’observation des ondes gravitationnelles, prédites par la relativité générale, est un nouveau domaine. Il existe un projet d'observatoire spatial, eLISA (Evolved Laser Interferometer Space Antenna), de l’Agence spatiale européenne dont le lancement n'interviendrait pas avant 2034 si le projet est retenu. Le télescope utilise la technique de l'interférométrie.

• Liste d'observatoires astronomiques
• Observatoire astronomique au sol
• Observatoire d'ondes gravitationnelles
• Radiotélescope
• Observatoire de neutrinos
• Observatoire de rayons cosmiques

• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « List of space telescopes » (voir la liste des auteurs).