Les astronomes et leurs outils

Contenu

  1. Les anciens astronomes
  2. L'astronomie au Moyen Âge
  3. Les avancements technologiques
  4. L'astronomie à l'ère spatiale
  5. Les réalisations dans la course à l'espace
  6. Le rôle du Canada dans les sciences spatiales
  7. Les astronomes canadiens de renom
  8. Résumé

1. Les anciens astronomes

Stonehenge

Stonehenge
© Sarah Whyte 1993
Stonehenge
© Sarah Whyte 1993

Le ciel nocturne est source de fascination pour l'être humain depuis la nuit des temps. Les civilisations anciennes ont étudié les étoiles et leur mouvement afin d'essayer de comprendre notre place dans l'Univers, et beaucoup de constructions humaines témoignent de cet intérêt ancien pour le ciel. Deux de ces constructions les plus connues sont les pyramides d'Égypte et Stonehenge, en Angleterre. On croit qu'elles ont des liens scientifiques, et elles constituent des conceptions architecturales exceptionnelles pour leur époque. Les pyramides ont été construites il y a plusieurs milliers d'années et semblent avoir de nombreux liens avec les étoiles du ciel nocturne. Les trois grandes pyramides sont alignées exactement de la même façon que les trois étoiles de la ceinture d'Orion, et leurs faces sont orientées en plein nord-sud et est-ouest. On dénote également des passages menant au cœur des pyramides qui sont précisément dans l'axe d'importantes étoiles de la voûte céleste. Stonehenge, pour sa part, est une construction constituée de 56 segments; ce site servait probablement à marquer plusieurs événements astronomiques. Les piliers ont été érigés de manière à ce que l'alignement du Soleil, par rapport aux piliers, permette aux astronomes de fixer le début et le milieu des saisons. Ce site aura peut-être également servi à établir la position de la Lune au cours d'une année, permettant de prédire plus ou moins les éclipses.

Stonehenge
Stonehenge

Au cours du premier millénaire av. J.-C., l'astronomie est devenue davantage une science. Les civilisations chinoise et du Moyen-Orient ont observé les étoiles et les planètes de façon plus précise, dans une tentative de déterminer notre place dans l'Univers. Ils ont intentionnellement étudié les moments du lever et du coucher des étoiles et des planètes, et ils ont mis au point des calendriers servant à l'agriculture. La position des étoiles est devenue également un outil essentiel pour comprendre les directions et pour soutenir la navigation. Durant cette période, la Grèce ancienne a été la société qui a exercé la plus grande influence dans le domaine des mathématiques. Cependant, les Grecs n'étaient pas toujours justes dans leurs calculs; non seulement ils croyaient que la Terre était au centre de l'Univers, mais un philosophe grec a également dit en 434 av. J.-C. que le Soleil était une boule de feu de 60 kilomètres de diamètre en vol stationnaire à 6500 kilomètres de la surface de la Terre. Ils ont toutefois eu recours à des calculs mathématiques pour évaluer la circonférence de la Terre et ont élaboré des catalogues d'étoiles exhaustifs. Autour de l'an 103 av. J.-C., Ptolémée a rédigé l'Almageste, un imposant ouvrage de données astronomiques comprenant des modèles mathématiques, de l'information sur les éclipses de même que la position et le mouvement planétaires et stellaires. Cet écrit a fait figure d'autorité en astronomie pendant plus de mille ans et n'a pas été sérieusement remis en cause avant que Copernic ne conteste le modèle géocentrique du système solaire au XVIe siècle.

2. L'astronomie au Moyen Âge

Après la chute de l'Empire grec, on constate une accalmie dans le domaine de l'astronomie; en effet, peu de théories ont été avancées pendant plus d'un millier d'années. Durant cette période de stagnation, la plupart de la recherche en astronomie a été faite par l'Église catholique romaine et par les astrologues. L'Église employait des astronomes pour étudier le ciel. Ceux-ci prônaient une philosophie inflexible à propos des corps célestes, croyant que la Terre était le centre de l'Univers et que le ciel était statique et immuable. Contrastant avec l'Église, l'astrologie, ou l'étude des relations entre les planètes, les étoiles et leur effet sur nos vies, se basait sur des croyances surnaturelles plutôt que sur des données scientifiques. La recherche des anciens astrologues a toutefois fait avancer la connaissance scientifique dans le domaine de l'astronomie. Les astrologues ont observé et consigné les mouvements des étoiles et des planètes avec détail; les astronomes ont donc largement bénéficié de ces informations. Bien que l'Église ait tenu mordicus à ses fausses croyances et que l'information trouvée par les astrologues soutenait des philosophies surnaturelles, dans les deux cas, les recherches ont grandement contribué à l'avancement de l'astronomie.

Famous Astronomers
Copernicus Brahe Kepler Newton Rosse Hershel Messier
Copernicus Brahe Kepler Newton Rosse Hershel Messier

Autour du XVIe siècle, les outils servant à calculer les positions des étoiles ont donné des résultats forts précis, et les astronomes ont commencé à noter des irrégularités dans le modèle établi du système solaire et du ciel nocturne. Au début du XVIe siècle, Nicolas Copernic a relevé que la position des planètes que l'on observait ne correspondait pas tout à fait à la position présumée. La théorie voulant que les planètes décrivent une orbite circulaire autour de la Terre ne tenait pas à l'observation des mouvements, et c'est Copernic qui a spéculé que le Soleil était au centre du système solaire. Le modèle héliocentrique avait déjà été avancé au IIIe siècle av. J.-C, mais on n'y avait pas accordé d'importance et on l'avait écarté. En 1572, un autre astronome nommé Tycho Brahé a observé l'explosion d'une supernova dans la constellation de Cassiopée. Cette nouvelle étoile a permis de prouver que le ciel n'était pas permanent et immuable. Ces deux observations ont été considérées par l'Église catholique comme un sacrilège, car elles allaient à l'encontre du dogme accepté. Les travaux ultérieurs des deux astronomes n'ont pas été officiellement reconnus par l'Église, et ils ont été forcés de renoncer à la théorie héliocentrique.

La percée dans l'astronomie s'est faite avec l'invention du télescope. La lunette d'approche a été inventée en 1608, mais un Italien, du nom de Galileo Galilei (dit Galilée), a été le premier à construire un télescope en 1610 et à l'utiliser pour l'observation du ciel nocturne. Sa petite lunette astronomique à main ne donnait pas des images d'une grande précision et avait un grossissement de 20 fois seulement (à peu près comme nos jumelles actuelles). Cependant, ce que Galilée a perçu ne ressemblait à rien de ce que l'on avait vu auparavant. Au cours des premiers mois d'observation, Galilée en avait découvert plus sur le système solaire et l'Univers que quiconque. Il a d'abord étudié la Lune et le Soleil pour constater que leur surface n'était pas parfaite. La Lune possédait de nombreux cratères et montagnes, tandis que des taches pâles visibles semblaient tourner au-dessus de la surface du Soleil. En observant les planètes, il a remarqué qu'elles étaient constituées de disques circulaires et ne formaient pas des points lumineux comme les étoiles. Il a découvert les phases de Vénus, ce qui a permis de comprendre que les planètes brillaient en réfléchissant la lumière du Soleil. Il a également discerné les anneaux de Saturne (sans savoir de quoi ils étaient faits) et les quatre gros satellites de Jupiter qui portent aujourd'hui son nom. Le mouvement des quatre satellites a permis à Galilée de constater qu'ils dessinaient une orbite autour de Jupiter, contredisant ainsi la théorie voulant que tous les corps tournent autour de la Terre. Galilée a relevé qu'il y avait beaucoup plus d'étoiles visibles à l'aide du télescope qu'à l'œil nu, et que le nuage diffus de la Voie lactée était composé de milliers d'étoiles peu lumineuses, impossibles à voir sans télescope. Ses observations entraient en contradiction avec les croyances de l'Église et l'ont mené à son excommunication. Selon Galilée, les corps célestes n'étaient pas parfaitement ronds, étaient en constante évolution et beaucoup plus nombreux que ce que l'on croyait auparavant. Bien que ses découvertes aient révolutionné l'astronomie en tant que science et que les croyances prônées par l'Église aient été ébranlées, il a fallu attendre que Kepler et Newton soutiennent les observations de Galilée par des calculs mathématiques pour que le modèle héliocentrique du système solaire soit accepté.

3. Les avancements technologiques

Pendant que Galilée réalisait des percées en matière d'observation, Johannes Kepler utilisait les observations consignées avec précision par Brahé pour élaborer un nouveau modèle planétaire et formuler les trois lois du mouvement planétaire. Essentiellement, la première loi stipulait que les planètes tournent autour du Soleil en suivant une ellipse. La deuxième loi voulait que la vitesse orbitale d'une planète diminue à mesure qu'elle s'éloigne du Soleil, et enfin, la troisième loi supposait une relation mathématique entre la période orbitale d'une planète et sa distance par rapport au Soleil. Ces trois lois, simples mais novatrices, étaient en accord avec les observations que l'on faisait des mouvements planétaires et ont permis aux astronomes de calculer les distances des planètes par rapport au Soleil.

Le télescope de Lord Rosse
Le télescope de Lord Rosse
© David Woodward
(Disponible en anglais seulement)

Vers la fin du XVIIe siècle, un mathématicien nommé Sir Isaac Newton a mis au point ses propres lois du mouvement prenant en compte les forces et la loi universelle de la gravité. La loi de la gravité qu'il a proposée était une notion monumentale et a permis d'expliquer pourquoi les planètes demeuraient en orbite autour du Soleil. Cette théorie de la gravité a finalement convaincu les astronomes que le Soleil était le centre du système solaire et qu'il gouvernait le mouvement des planètes.

Dès le XVIIIe siècle, les équations mathématiques permettant d'expliquer le mouvement planétaire avaient été dégagées, mais on ne comprenait pas encore entièrement l'Univers. Afin de mieux le saisir, les astronomes se sont mis à construire des télescopes de plus en plus puissants. Ils sont devenus beaucoup plus gros, munis d'une meilleure optique offrant des images plus claires et de montures permettant d'accroître la stabilité des images. À mesure que les télescopes se sont améliorés, la qualité des images n'en a été que rehaussée. La grosseur de la lentille, dans une lunette astronomique, était toutefois limitée, car les lentilles plus grosses produisaient des distorsions. En effet, elles se déformaient sous leur propre poids. L'avènement d'un nouveau type de télescope, le télescope de Newton doté de miroirs au fond d'un tube télescopique plutôt que de lentilles au-dessus, a donné naissance à des appareils plus gros durant le XVIIIe siècle, le miroir pouvant alors atteindre un mètre de diamètre.

Avec de plus puissants télescopes, la résolution de l'image et le recueillement de la lumière s'en sont trouvés améliorés, ce qui a permis aux astronomes d'obtenir des images plus claires et de sonder davantage l'Univers profond. De nombreux corps du ciel profond ont été observés et consignés au cours du XVIIIe et du XIXe siècle par les chasseurs de comètes. Leurs recherches n'avaient toutefois pas de visées scientifiques; ils répertoriaient ces corps afin de constituer une liste pour éviter qu'on ne les confonde avec les comètes que l'on recherchait dans le ciel. Les listes les plus connues ont été dressées par Charles Messier et J.L.E. Dreyer. Le catalogue de Messier recèle 110 objets, dont beaucoup des plus fins, et il est encore utilisé pour désigner nombre d'entre eux. Un catalogue plus imposant, contenant 7840 objets, a été publié par Dreyer en 1888. Le New Galactic Catalog compte de nos jours 7790 objets. La galaxie d'Andromède est également connue sous la désignation M13 et NGC 224.

Les télescopes Keck
Les télescopes Keck

Les télescopes n'étaient pas assez avancés pour montrer en détail les corps du ciel profond, et ceux-ci apparaissaient comme des taches diffuses et ternes. Ces taches étaient appelées nébuleuses, et les astronomes ne comprenaient pas entièrement leur nature. On pensait qu'elles se trouvaient relativement près de la Terre, et bien que plusieurs de ces nébuleuses observées étaient en fait des galaxies, on ne le soupçonnait pas à l'époque. Au milieu des années 1800, le plus gros télescope du monde était un réflecteur doté d'un miroir de 183 centimètres de large. Avec cet appareil, Lord Rosse, d'origine irlandaise, a constaté que certaines « nébuleuses » formaient une structure en spirale. Cent ans auparavant, on avait proposé la notion d'univers-île (maintenant appelée galaxie) à laquelle étaient associées ces nébuleuses. Lord Rosse a réitéré cette croyance. Toutefois, les astronomes sont restés divisés sur la possibilité des univers-îles, et la question n'a pas été réglée avant qu'Edwin Hubble soit en mesure d'évaluer la distance de la galaxie d'Andromède en 1923. Il a observé un certain type d'étoile variable ayant un rapport régulier entre sa luminosité et sa période, et avec ce rapport, il a estimé que la galaxie d'Andromède se trouvait à environ 2,2 millions d'années-lumière. Les astronomes se sont finalement rendu compte que de nombreuses supposées nébuleuses étaient en fait des univers-îles, ou galaxies.

Pour en apprendre davantage à propos du célèbre télescope de Lord Rosse.

Les télescopes ont continué de prendre de l'ampleur, et après maintes années, le télescope à réflecteur Hale de cinq mètres a été érigé en 1948 sur le mont Palomar, à San Diego, en Californie. Ce télescope a été le principal site d'observation pendant beaucoup d'années. La construction de miroirs plus grands que celui du télescope Hale a posé des problèmes, car les miroirs étaient si lourds qu'ils fléchissaient et se déformaient sous leur propre poids. De nos jours, les plus gros télescopes sont conçus avec un ensemble de miroirs hexagonaux, joints pour former un miroir équivalent à une grande ouverture. À l'heure actuelle, Keck I et II, situés à Hawaii, sont les plus imposants télescopes. Ils sont constitués de 36 miroirs mesurant chacun 1,8 mètre de largeur, ce qui donne un télescope de 10 mètres de diamètre.

La première tentative pour photographier le ciel nocturne remonte au XIXe siècle. La qualité du film était très faible, et les images produites n'étaient pas mieux que ce que l'on voyait à travers la lorgnette d'un télescope. Les astronomes ont toutefois remarqué qu'en laissant l'obturateur ouvert pendant une longue période, le film pouvait enregistrer des détails peu lumineux, imperceptibles à l'œil nu. La première fois qu'on a utilisé un film en astrophotographie, il n'enregistrait qu'un photon sur trois cents, un rendement très inefficace. Au cours du siècle qui a suivi, les films sont devenus plus sensibles, et la plaque photographique pouvait imprimer un photon sur vingt. Malgré cette faiblesse, la photographie était beaucoup plus efficace que l'observation avec un télescope, et cette méthode a prévalu pour l'étude des astres. Les objets peu lumineux apparaissaient sur des films exposés longtemps, et on pouvait comparer des plaques photographiques des mêmes champs d'étoiles, prises nuit après nuit, afin de détecter des différences ou des changements. C'est de cette façon que la plupart des astéroïdes ont été découverts, de même que Pluton en 1930.

En dépit des avantages qu'offrait la photographie du ciel nocturne, le film n'imprimait que cinq pour cent de la source reçue, et l'avènement de l'ordinateur a révolutionné cette discipline. En 1978, on utilisait pour la première fois un dispositif de couplage de charge (CCD) à la place d'une pellicule. Ce dispositif est en fait une caméra numérique sensible qui est attachée à un télescope et qui enregistre jusqu'à 90 pour cent de la lumière reçue. Tous les plus puissants télescopes du monde sont aujourd'hui dotés de ce dispositif, ce qui permet aux astronomes d'obtenir des images détaillées du ciel. Parce que cet appareil produit des images informatiques, on peut facilement les traiter à l'aide de programmes informatiques et même les combiner pour obtenir des images encore plus claires et détaillées.

4. L'astronomie à l'ère spatiale

Le télescope spatial Hubble
Le télescope spatial Hubble

L'atmosphère impose toutefois des limites aux télescopes terrestres. Elle produit de la turbulence, ce qui provoque un chatoiement et un scintillement dans les images. Les particules dans l'air créent une lumière, ce qui fait que le ciel n'est jamais complètement obscur. Pendant les nuits les plus noires, le ciel en arrière-plan semble avoir une magnitude de 25, ce qui fait que les objets de plus faible luminosité ne peuvent être détectés. Même Isaac Newton s'est rendu compte que la capacité des télescopes était limitée en raison de l'atmosphère, et que la seule façon d'obtenir des images parfaites serait de les prendre au-delà de l'atmosphère. Dès les tout débuts de l'ère spatiale, les astronomes ont rêvé de lancer des télescopes en orbite autour de la Terre. Le télescope spatial Hubble a été déployé à bord d'une navette spatiale en 1990, mais la hâte s'est vite transformée en déception. Ce télescope a coûté plus que tous les observatoires terrestres combinés, mais une erreur dans le dégrossissage du miroir a donné lieu à des images floues. D'un diamètre de 2,4 mètres, le miroir principal avait été dégrossi de deux microns de trop, un cinquantième de l'épaisseur d'un cheveu humain. Après que des millions de dollars eurent été dépensés pour corriger l'erreur, Hubble a commencé à donner des images d'une précision extraordinaire. Ce télescope peut percevoir des objets d'une magnitude de 29, soit un milliard de fois moins lumineux que ce que peut discerner l'œil humain. Il décèle des objets 30 fois moins lumineux que ce que peuvent détecter les plus puissants télescopes terrestres et a une résolution environ 15 fois supérieure. Le télescope Hubble produit des images incomparables de l'Univers et procure aux astronomes des renseignements inestimables sur tout ce qui compose le système solaire, de la naissance à la mort des étoiles en passant par les débuts de l'Univers.

Les télescopes terrestres sont environ quatre fois plus gros que le télescope spatial Hubble, mais ils sont limités, car ils doivent composer avec l'atmosphère. Grâce à de nouvelles technologies cependant, les télescopes au sol peuvent concurrencer le télescope Hubble. L'optique adaptative est une méthode permettant de mesurer la turbulence dans l'atmosphère à l'aide d'un ordinateur et de déformer légèrement le miroir de façon continuelle afin de corriger la turbulence. Un télescope de 8 mètres, doté de l'optique adaptative, possède 6400 actionneurs qui déforment le miroir des centaines de fois par seconde. Même si elle est relativement récente, cette technologie a déjà permis d'obtenir des images qui rivalisent avec celles du télescope Hubble pour leur clarté.

Bien que la lumière visible ne soit qu'une forme de rayonnement produit par les étoiles, certains télescopes peuvent détecter d'autres rayonnements. Comme les corps émettent de l'énergie sous diverses formes, un objet n'est pas toujours perceptible à la lumière. Il est avantageux d'utiliser d'autres longueurs d'onde pour étudier le ciel, car certains corps imperceptibles dans le spectre visible peuvent émettre une énorme quantité d'énergie ayant une longueur d'onde différente. Derrière les gaz et la poussière se trouvent des objets tels que le centre galactique qui ne sont pas perceptibles dans le spectre visible, mais qui peuvent être détectés autrement, car l'énergie qu'ils émettent sous d'autres formes n'est pas obstruée. Les radiotélescopes sont des réflecteurs paraboliques gigantesques qui ont été conçus dès les années 1950. Les ondes radio sont plus longues que les ondes optiques et ne sont pas facilement déviées par les particules obscurcissantes. C'est pourquoi ces ondes traversent des nuages planétaires ou les particules de poussière du milieu interstellaire. Les radiotélescopes servent à mettre en image des surfaces planétaires cachées sous d'épaisses couches de nuages, et ils peuvent détecter la présence d'étoiles situées derrière une nébuleuse obscure. D'autres ondes émises par un rayonnement sont souvent déviées par l'atmosphère de la Terre, et la plupart ne peuvent être détectées à moins qu'on les observe depuis l'espace. Le rayonnement infrarouge peut être légèrement perçu à partir de la Terre, mais il est plus facile de l'étudier au-dessus de l'atmosphère terrestre; ce rayonnement permet de mesurer la chaleur des gaz interstellaires. L'astronomie des hautes énergies englobe l'étude des rayons X et gamma, qui se fait dans l'espace, car ces rayonnements n'atteignent pas la surface de la Terre. Le télescope à rayons X a servi à confirmer la théorie des trous noirs se trouvant dans le centre des galaxies, tandis que le télescope pour l'étude des rayons gamma permet de détecter et d'étudier les sursauts d'énergie dans les galaxies lointaines.

5. Les réalisations dans la course à l'espace

Tandis que les télescopes nous livrent d'inestimables renseignements sur notre système solaire et l'Univers, la course à l'espace nous entraîne vers un tout nouveau domaine de possibilités. De nombreuses sondes spatiales ont survolé des corps du système solaire ou s'y sont posées, et les satellites et télescopes en orbite nous permettent dorénavant d'obtenir des images claires et limpides de l'Univers. L'ère spatiale a connu ses débuts en 1957, au moment où l'ancienne Union soviétique lançait le vaisseau Spoutnik I, le premier satellite artificiel. Quatre ans plus tard, le premier être humain était envoyé dans l'espace, un Soviétique du nom de Yuri Gagarin. Tandis que les vaisseaux étaient lancés en orbite, les scientifiques et les astronomes rêvaient d'envoyer des sondes sur d'autres corps du système solaire afin d'obtenir des images détaillées de leur surface. La Lune était sans contredit le premier objectif, et dix années après qu'un vaisseau l'ait atteint, un homme y posait le pied; c'était lors de la mission Apollo 11, en juillet 1969. Au cours des trois années et demie qui ont suivi, six missions américaines sur la Lune ont été réalisées avec succès, et grâce à des expériences en surface et à la collecte d'échantillons de roches, notre connaissance de cet astre s'est accrue de façon spectaculaire.

Du fait de sa proximité, Vénus a été la première planète visée. Elle a été visitée par un vaisseau spatial pour la première fois en 1962. En 1970, la sonde Vénéra 7 a réussi son atterrissage à la surface de Vénus et nous a transmis des données pendant quelques secondes avant de défaillir en raison des conditions extrêmes prévalant sur la planète. Lancée en 1978, la sonde Pioneer Venus s'est servie d'un radar pour cartographier plus de 90 pour cent de la surface de Vénus qui était jusqu'alors inconnue. La sonde Magellan, un projet de la NASA, est parvenue à Vénus en 1990 et a passé quatre ans à prendre des images détaillées et précises à l'aide d'un radar. Le voyage encore plus long sur Mars, en 1976, s'est fait avec plus de difficultés. Puisque des conditions semblables à celles de la Terre y prévalent et qu'il y a un débat constant sur la possibilité de formes de vie antérieures, Mars a été la plus visitée de toutes les planètes. Les premières sondes à s'y poser ont été celles des missions Viking, qui se sont révélé une réussite. Viking I et II marquent en effet le point culminant dans les multiples missions de survol et sur orbite, et après un voyage de huit mois, elles ont finalement atterri sur la surface. Le projet Viking a connu un franc succès; il nous a permis d'obtenir de précieux renseignements sur sa surface qui nous serviront encore pendant plusieurs années. Les atterrisseurs de Viking ont rapporté aux scientifiques plus de 4000 photographies de la surface, livrant ainsi une information abondante sur la composition du sol et de la surface.

Famous Astronomers
Sputnik Apollo Venera Pioneer Magellan Viking
Sputnik Apollo Venera Pioneer Magellan Viking

Après le projet Viking, il n'y a eu aucune mission américaine vers Mars avant le début des années 1990. Beaucoup d'astronefs ont fait le voyage vers Mars au cours des dix dernières années, notamment Mars Pathfinder, et ces missions ont toutes réussi. Cependant, dans les dernières années, la NASA a subi un recul avec la perte de sondes à destination de Mars en raison de mauvais calculs par les contrôleurs de mission. Les deux sondes Pioneer ont été les premières à traverser la ceinture d'astéroïdes au début des années 1970 : Pioneer 10 a été la première à visiter Jupiter, tandis que Pioneer 11 était la première à atteindre Saturne. Le deuxième projet de la NASA aux confins du système solaire a toutefois donné de bien meilleurs résultats.

Les sondes Voyager 1 et 2 ont été déployées en 1977, et les engins spatiaux ont profité d'un alignement des planètes particulièrement rare pour se propulser d'une planète gazeuse à une autre. Grâce à l'assistance gravitationnelle, les sondes ont augmenté leur vitesse à environ 60 000 km/heure. Sans cette propulsion, un voyage vers Neptune pendrait environ trente années, mais il n'en a fallu que douze à Voyager 2 pour parcourir la distance. Les deux sondes Voyager étaient au départ destinées à l'étude de Jupiter et de Saturne, mais les ingénieurs ont envoyé Voyager 2 sur une trajectoire qui lui a permis de continuer vers Uranus et Neptune. Les deux sondes ont survolé Jupiter en 1979. Voyager 1 a terminé sa première mission après un survol de Saturne en 1980. Quant à Voyager 2, elle a survolé Saturne en 1981, et l'obtention de financement a permis de poursuivre l'exploitation de la sonde jusqu'à ce qu'elle atteigne Uranus, en 1986, et Neptune, en 1989. En plus des missions d'exploration des planètes éloignées, ces sondes sont toujours actives et elles ont entrepris leur deuxième mission appelée Voyager Interstellar Mission. Les deux sondes demeureront en orbite pendant environ 20 ans et étudieront les particules du vent solaire tout en sondant les limites entre le vent solaire et le milieu interstellaire. Malgré leur vitesse actuelle de 60 000 km/h, les sondes ne parviendront pas aux étoiles les plus rapprochées avant au moins 80 000 ans. Le projet Voyager est une réussite remarquable : après un voyage de 7 milliards de kilomètres, Voyager 2 atteignait son but à 100 kilomètres près, soit l'équivalent d'un trou d'un coup à 3630 kilomètres. Grâce à ces sondes, on a obtenu des images et des données fantastiques sur les quatre planètes gazeuses et quarante-huit de leurs satellites. La majeure partie de notre connaissance des planètes supérieures découle du projet Voyager. Depuis ce temps, Jupiter a été visitée par la sonde Galileo en 1995, et la sonde Cassini a été déployée en 1997; elle devrait atteindre Saturne en 2004. D'autres sondes ont parcouru des comètes et des planètes mineures également, y compris un survol de la comète de Halley en 1986 par la sonde Giotto ainsi que deux survols d'astéroïdes par la sonde Galileo en 1991 et en 1994.

Spacecrafts
Mars Pathfinder Voyager Voyager2 Cassini Giotto
Mars Pathfinder Voyager Voyager2 Cassini Giotto

6. Le rôle du Canada dans les sciences spatiales

Le rôle du Canada dans l'étude de l'Univers a été mineur mais non négligeable. L'Observatoire fédéral de radioastrophysique (OFR), à Penticton, en Colombie-Britannique, abrite certains des plus puissants télescopes canadiens. Le site gère en effet un télescope à sept antennes et un radiotélescope de 26 mètres de diamètre. Ils servent au Relevé canadien du plan galactique (RCPG) ainsi qu'à d'autres importants projets de recherche en astronomie. Le RCPG est un projet visant l'observation du plan galactique sur diverses longueurs d'onde dans le spectre des radiofréquences afin de mieux comprendre le milieu interstellaire. Notre pays a également apporté sa contribution à beaucoup de projets internationaux, souvent en collaboration avec les États-Unis. L'observatoire le plus fréquenté par les astronomes canadiens professionnels est le télescope Canada-France-Hawaii (TCFH), situé à Hawaii. Le TCFH est un télescope de pointe de 3,6 mètres utilisé dans le cadre d'importantes recherches en astronomie. Les Canadiens ont également participé à la construction de deux nouveaux télescopes situés dans les Andes chiliennes appelés télescopes Gemini. Ces appareils comptent parmi les télescopes les plus perfectionnés du monde grâce à leur miroir de 8 mètres et à l'optique adaptative; les astronomes canadiens disposent donc des meilleurs outils pour mener la recherche. Le Canada a en outre participé à l'exploration de l'espace, en menant diverses expériences à bord de la navette spatiale et de la station spatiale russe Mir, de même qu'au lancement de nombreux satellites destinés à l'étude de la Terre et des modèles climatiques. Notre pays possède des satellites qui mesurent la pollution et la chimie atmosphériques ainsi que la réduction de la couche d'ozone. Du fait de notre position sur la Terre, on assiste, au Canada, aux plus belles aurores boréales du monde; on compte aussi plusieurs satellites destinés à l'étude scientifique de ces aurores. De plus, il existe un instrument canadien appelé analyseur de plasma thermique, actuellement en direction de Mars à bord d'une navette japonaise, qui servira à l'étude de l'atmosphère martienne. Marc Garneau a été le premier Canadien à voyager dans l'espace à bord de la navette Challenger en 1984, et Roberta Bondar a été la première Canadienne et première femme à faire ce voyage à bord de la navette Discovery en 1992.

Télescopes
Télescope Canada-France-Hawaii Télescopes Gemini
Télescope Canada-France-Hawaii
(Disponible en anglais seulement)
Télescopes Gemini
(Disponible en anglais seulement)

Le rôle le plus important du Canada est sa participation à la construction de la Station spatiale internationale (ISS). Notre pays a signé une convention internationale en 1986 afin de devenir un partenaire à part entière dans le programme de la Station spatiale internationale. L'ISS est présentement en construction, tout en étant en orbite autour de la Terre, et elle deviendra le lieu de diverses expériences et observations scientifiques. Sa construction ne serait pas possible sans la collaboration du Canada. En effet, notre pays fournit un système d'appareils automatisés servant à la manœuvre d'équipement à l'extérieur de la station, notamment pour l'assemblage du complexe orbital. Le système d'entretien mobile est constitué de trois parties. La principale composante est le bras robotique Canadarm2. Il a été installé sur l'ISS en 2001 par l'astronaute canadien Chris Hadfield. Il s'agit d'un appareil de pointe servant à prendre et à transporter l'équipement autour de la station; il servira à l'assemblage et à l'entretien de l'ISS. Le premier Canadarm a été déployé à bord de la navette spatiale en 1981 et demeurera en usage pour appuyer son compagnon plus récent. Le Canadarm2 est plus sophistiqué : il est plus large, supporte de plus lourdes charges et n'est ancré à aucune extrémité, de sorte qu'il peut bouger tout autour de la station, se déplaçant lentement comme une chenille arpenteuse.

International Space Station
Station spatiale MIR Station spatiale internationale Canadarm Canadarm2
Station spatiale MIR Station spatiale internationale Canadarm Canadarm2

Outre le Canadarm2, le système d'entretien mobile comprend la base mobile,installée sur la station depuis juin 2002, et Dextre, un manipulateur agile spécialisé dont le lancement est prévu pour 2007. La base mobile consiste en une plateforme soutenant le Canadarm2, tandis que Dextre est un robot à deux bras qui sera relié au Canadarm2 et servira à la manipulation d'objets délicats. Le système d'entretien mobile canadien sera utilisé à toutes les missions. Du fait de sa contribution à l'ISS, le Canada peut utiliser la station afin d'y effectuer des expériences scientifiques; il en a d'ailleurs déjà réalisé un certain nombre à ce jour.

7. Les astronomes canadiens de renom

Depuis le tournant du XXe siècle, les astronomes canadiens ont joué un rôle important dans l'étude de l'Univers. De l'enseignement de l'astronomie à la découverte de comètes, en passant par la recherche sur l'évolution stellaire à une phase avancée, les Canadiens ont été et demeurent activement engagés en astronomie. Pour en apprendre davantage sur quelques-uns des astronomes canadiens (tant professionnels qu'amateurs) et leur apport dans leur domaine de compétences au Canada et à l'échelle internationale, cliquer sur le lien ci-dessous.

Les astronomes et leurs outils

8. Résumé

L'étude de l'Univers a fait beaucoup de chemin depuis les anciennes civilisations pour qui le ciel était source d'émerveillement et de confusion. Depuis plusieurs siècles, on a compris le mouvement des étoiles sans toutefois être en mesure de fournir des explications scientifiques et de dégager des modèles mathématiques. Au cours du XVIe siècle cependant, l'avancement des mathématiques a permis aux astronomes d'établir avec justesse notre position dans le système solaire.

L'Univers est évidemment beaucoup plus complexe que le système solaire, et avant l'invention du télescope, les astronomes ne pouvaient pas déterminer l'étendue de l'Univers. C'est en augmentant la grosseur et en améliorant l'optique des télescopes que nous avons pu en découvrir davantage sur notre Univers. On a certes créé des catalogues répertoriant les objets du ciel profond, mais leur nature est demeurée inconnue jusqu'au XXe siècle. On a enfin compris que les galaxies étaient de lointains amas de milliards d'étoiles distinctes, et nous avons pu établir notre position dans la Voie lactée. De nos jours, les télescopes sont très sophistiqués : certains sont dotés de miroirs de 10 mètres de diamètre, d'autres possèdent un système d'optique adaptative qui corrige la turbulence; il en existe même un en orbite dans l'espace qui a coûté des milliards de dollars.

Les sondes spatiales voyageant dans l'espace fournissent aux scientifiques des renseignements inestimables, impossibles à obtenir avec des télescopes. De nombreuses missions sur la Lune, Vénus et Mars ont permis aux scientifiques de comprendre la composition chimique et les conditions atmosphériques de ces corps. Les missions Pioneer, et particulièrement le projet Voyager, nous ont livré des milliers d'images détaillées sur les planètes gazeuses et beaucoup de leurs satellites. Sans ces sondes, les planètes lointaines ne pourraient être évaluées comme elles le sont, et la surface de beaucoup de satellites demeurerait inconnue.

La Station spatiale internationale (ISS), un vaisseau spatial en orbite autour de la Terre, accueille des astronautes et est le foyer de diverses expériences scientifiques. Le Canada a fournit le système d'entretien mobile, dont le Canadarm2, élément essentiel à l'assemblage de la station. Plusieurs astronautes canadiens ont eu la chance de voyager dans l'espace et ont mené des expériences au nom de notre pays, à bord de la navette spatiale, de Mir et de l'ISS pour étudier la Terre, le corps humain et les animaux.