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09 December 2019
09. December 2019 Space

20 ans d’astronomie en rayons X grâce au satellite XMM-Newton

The XMM-Newton X-ray observatory developed and built by Airbus for the European Space Agency (ESA) lifted off at 3.32 pm CET on 10 December 1999 to explore the wonders of the X-ray universe.

Le satellite de l’ESA construit par Airbus fournit aux chercheurs des résultats exceptionnels sur les explosions stellaires, les trous noirs et les amas de galaxies

 

Friedrichshafen, le 09 décembre 2019 – L’une des missions spatiales européennes les plus performantes fête son anniversaire : l’observatoire à rayons X, XMM-Newton. Développé et réalisé par Airbus pour le compte de l’Agence Spatiale Européenne (ESA), il fut lancé le 10 décembre 1999 à 15h32 (heure de Paris) afin d’étudier les rayons X de l’univers. Depuis son lancement, le satellite a observé simultanément les rayonnements X ainsi que la lumière visible et ultraviolette, et s’est établi comme le laboratoire d’observation astronomique le plus important de tous les temps. Ayant détecté plus de sources de rayons X qu’aucun des satellites l’ayant précédé, XMM-Newton aide les scientifiques à percer de nombreux mystères cosmiques allant des trous noirs à l’apparition des galaxies lors de la formation de l’univers.

XMM-Newton a déjà dépassé le double de sa durée de vie initiale de dix ans. Son immense succès scientifique et l’excellent état du télescope ont poussé l’ESA à prolonger sa mission année après année. D’un point de vue technique, il est possible qu’il soit toujours opérationnel au-delà de 2030.

Les observations fournies par le télescope spatial européen continuent de susciter un vif intérêt. Chaque année, le temps d’observation demandé est jusqu’à sept fois plus important que le temps effectivement disponible. L’ampleur de ce surplus de demande est comparable à celle du télescope spatial Hubble.

Les observations réalisées par XMM font également l’objet de nombreuses thèses de doctorat. Ces études universitaires se basent non seulement sur des résultats scientifiques (reposant sur les observations du satellite et des prévisions numériques), mais également sur des travaux « techniques » (développement de matériels et logiciels, calibration ou opérations). Depuis le lancement de la mission en 1999, les résultats et données fournis par le satellite ont donné lieu à près de 400 thèses de doctorat et plus de 6 200 publications scientifiques.

Toutefois, XMM-Newton n’est pas uniquement une exceptionnelle réussite scientifique. Outre sa réalisation en seulement 38 mois, il a également bénéficié d’une gestion de projet exemplaire et représente une véritable prouesse technologique. Le satellite XMM-Newton a été réalisé sous la maitrise d’oeuvre d’Airbus à Friedrichshafen, son système de contrôle d’orbite et d’attitude (Attitude and Orbit Control System – AOCS) a été conçu par Airbus au Royaume-Uni, et Airbus en Espagne s’est chargé des structures du module de service, de l’assemblage du plan focal, du système de contrôle thermique et du cablage. Le consortium industriel comptait au total 45 entreprises européennes et une société américaine.

Affectueusement surnommé « Black Beauty » par les ingénieurs qui l’ont construit en raison de son film protecteur noir, XMM-Newton comprend trois systèmes de miroirs cylindriques installés parallèlement les uns aux autres, qui permettent de concentrer les rayons X sur trois plans focaux. Il peut ainsi observer simultanément les corps célestes à l’aide de trois caméras et de deux spectromètres qui décomposent le rayonnement X de la même manière que les prismes en verre décomposent la lumière du soleil pour faire apparaître les couleurs de l’arc-en-ciel. À partir des « couleurs » des rayons X, les astronomes sont en mesure de déterminer d’importantes variables physiques telles que la température, la densité, le mouvement relatif ou la composition chimique de la matière.

Comme la lumière, le rayonnement X est une forme de radiation électromagnétique, dont la puissance est des centaines, voire des milliers de fois plus élevée. Il est émis par des corps ou des gaz d’une température comprise entre un million et 100 millions de degrés Celcius. Grâce à XMM-Newton, les astronomes sont donc en mesure d’observer la partie chaude de l’univers.

Sur son orbite elliptique de 48 heures, le satellite parcourt près d’un tiers de la distance qui sépare la Terre de la Lune. À son apogée (point le plus éloigné), à 114 000 km de la Terre, le satellite évolue très lentement. À son périgée (point le plus proche), il passe à 7 000 km au-dessus de la Terre à une vitesse beaucoup plus élevée de 24 120 km/h. L’orbite extrêmement excentrée de XMM-Newton a été choisie pour permettre à ses instruments de fonctionner au-delà des ceintures de radiation qui entourent la Terre. Étant donné que l’atmosphère terrestre bloque tous les rayonnements X, seul un télescope dans l’espace peut détecter et étudier les sources de rayons X célestes.

XMM-Newton «cible» les sources de rayons X éloignées pendant de longues périodes (la mise au point dure souvent plus de 10 heures). Il était donc essentiel qu’il dispose d’une capacité de pointage extrêmement précise et stable. XMM-Newton peut contrôler son orientation avec une extrême précision à l’aide de deux modules de quatre petits propulseurs et de quatre roues d’inertie installées sur le satellite.

D’une longueur totale de 10 m, le satellite affiche une précision de pointage de 0,25 seconde d’arc sur un intervalle de 10 secondes. À titre de comparaison, cela revient à observer un melon à une distance de 300 km à l’aide d’une longue-vue sans le moindre vacillement.

 

@AirbusSpace @ESA_XMM @esascience #XMM

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