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Un Télescope Spatial Canadien

CASTOR (« The Cosmological Advanced Survey Telescope for Optical and ultraviolet Research ») est une mission proposée par l’Agence spatiale canadienne (ASC) visant à produire des images du ciel aux longueurs d’onde ultraviolette (UV) et visible bleue. Fonctionnant près de sa limite de diffraction (c’est-à-dire la meilleure résolution angulaire atteignable pour un miroir d’une dimension donnée), le télescope d’un mètre composant CASTOR possédera une résolution spatiale similaire à celle du télescope spatial Hubble (TSH), tout en couvrant un champ de vision cent fois plus grand.

L’origine du concept de la mission CASTOR remonte à 2010. À cette époque, la communauté des astronomes canadiens venait de publier son Plan à long terme concernant la prochaine décennie 2010-2020. Ce rapport, intitulé « Unveiling the Cosmos: A Vision for Canadian Astronomy », décrivait les grandes lignes des objectifs et de la direction de la recherche en astronomie au Canada. Dans le but de déterminer les priorités de la recherche et de concentrer les ressources économiques de façon à maximiser l’impact scientifique, le rapport de 2010 souligna que « … la technologie spatiale canadienne en astronomie a atteint un point où l’on [le Canada] peut [maintenant] aspirer à diriger un projet d’astronomie spatiale de grande envergure ».

Le rapport conclut que la plus grande priorité en astronomie spatiale canadienne était « ... une participation significative à la prochaine génération de missions concernant l’énergie sombre, soit par exemple Euclid de l’ASE, la mission WFIRST de la NASA ou toute autre mission canadienne telle que le télescope spatial canadien (TSC). »

Le concept de la mission CASTOR est le fruit de cette vision audacieuse. Depuis 2011, une équipe de scientifiques et d’ingénieurs canadiens – travaillant dans l’industrie, le milieu universitaire et au sein du gouvernement – a conceptualisé une mission particulièrement puissante et polyvalente sur le plan scientifique.

En décembre 2020, la communauté des astronomes canadiens a publié son plan pour la prochaine décennie – le Plan à long terme (PLT) de 2020 de l’astronomie canadienne – et la mission CASTOR a été retenue comme étant la plus grande priorité pour l’astronomie spatiale des années 2020. Dans son rapport, le groupe d’experts du PLT de 2020 a déclaré :

Nous recommandons que la phase d’élaboration de CASTOR (« The Cosmological Advanced Survey Telescope for Optical and ultraviolet Research ») soit approuvée en vue de son lancement. La mission CASTOR est un concept avancé qui s’appuie sur un fondement scientifique transformateur et de renommée mondiale, un soutien communautaire solide et de longue date, un intérêt et un engagement importants de l’industrie canadienne, et des partenaires internationaux enthousiastes qui comptent sur l’héritage du Canada pour élaborer et lancer un télescope spatial d’imagerie aux longueurs d’onde ultraviolette/visible à large champ. La mission CASTOR apportera également un excellent complément au télescope spatial James Webb (JWST) ainsi qu’aux prochaines installations d’imagerie aux longueurs d’onde infrarouge et du visible. Principale priorité dans le Plan à long terme de 2010 et le Plan à moyen terme de 2015, la mission CASTOR continue d’être une possibilité extraordinaire pour la première mission exceptionnelle de l’astronomie spatiale canadienne.

Après une décennie d’avancée scientifique et technologique, et désormais assurée d’un fort soutien de la communauté des astronomes canadiens, la mission CASTOR est prête à faire la différence sur l’astrophysique mondiale des années 2020.

Le Plan à long terme de 2010 pour l’astronomie au Canada.

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Au moyen de thèmes du ciel, le logo de la mission CASTOR rend hommage au Castor Canadensis – le castor qui vit en Amérique du Nord – l’emblème national du Canada et symbole officiel de la souveraineté du Canada (Loi instituant un symbole national (L.R.C., 1985, ch. N-17).

CASTOR sur la Plateforme Internationale

Au cours de la prochaine décennie, de nouveaux télescopes hautement performants, au sol et dans l’espace, scruteront le ciel aux longueurs d’onde infrarouge et du visible.

Au sol, l’observatoire Rubin des États-Unis (anciennement LSST « Large Synoptic Survey Telescope »), constituant un partenariat entre la NSF et le DoE, examinera de façon continue le ciel du sud aux longueurs d’onde du visible. Dans l’espace, les missions Euclid de l’ASE et du télescope spatial Roman (anciennement WFIRST) de la NASA imageront le ciel aux longueurs d’onde visible-rouge et infrarouge. Ces installations ont été conçues pour répondre à certaines des questions les plus importantes en astronomie, notamment la nature de l’énergie sombre – une composante mystérieuse de l’Univers qui entraîne une accélération du taux d’expansion cosmique. L’impact de ces télescopes sera tellement grand qu’aucun domaine de l’astronomie ne pourra les ignorer.

Une technique importante d’observation, et pourtant, bien souvent manquante parmi cette nouvelle génération de télescopes, est l’imagerie à haute résolution pour les courtes longueurs d’onde comme dans les domaines UV et visible-bleu. Actuellement, le légendaire télescope spatial Hubble (TSH) offre une telle capacité, mais seulement pour de très petits champs de vision. De plus, le TSH, lancé en 1990, repose sur un certain nombre de systèmes cruciaux (tels que des batteries et gyroscopes) dont la durée de vie est limitée. Les astronomes du monde entier sont de fervents utilisateurs de Hubble, mais lorsque la prochaine génération de télescopes au sol et dans l’espace sera opérationnelle de façon routinière, l’imagerie à haute résolution dans l’UV/visible‑bleu ne sera plus offerte parmi les installations astronomiques internationales. Grâce à une vitesse de cartographie cent fois plus rapide que Hubble, la mission CASTOR permettrait de combler ce vide.

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Contrairement aux prochains télescopes – le télescope spatial James Webb (JWST), Euclid et le télescope spatial Roman – qui porteront tous sur les longueurs d’onde visible-rouge et infrarouge, CASTOR sera le seul à cibler les domaines ultraviolet et visible-bleu. Comme l’atmosphère terrestre apparaît opaque aux longueurs d’onde ultraviolette, ce domaine essentiel ne pouvant être observé du sol fournit pourtant des renseignements cruciaux sur les sources les plus chaudes, les plus jeunes et les plus énergétiques de l’Univers.

Un Nouvel Emblème Canadien dans l’Espace

En tant que l’un des premiers pays à avoir opéré dans l’espace, le Canada possède une fière histoire spatiale.

Le satellite Alouette 1, qui a mené des études pionnières sur la haute atmosphère terrestre, a été construit par le Canada et lancé par la NASA en 1962. Il s’agissait du premier satellite conçu et construit par un pays autre que les États-Unis ou l’Union soviétique, un satellite qui a fonctionné avec succès pendant dix ans.

Les bras canadiens (Canadarm), ou télémanipulateurs de la navette, bras robotiques qui ont été utilisés à bord des navettes spatiales de la NASA afin de capturer et de déployer des charges, ont pris part à 90 missions entre 1981 et 2011.

Fin 2021, la NASA lancera le télescope spatial James Webb (JWST), avec son ambitieux miroir de 6,5 m qui offrira une vue encore inégalée de l’Univers aux longueurs d’onde infrarouge. JWST, une collaboration entre la NASA, l’ASE et l’ASC, comprend des contributions essentielles en instrumentation faites par le Canada, notamment son système de guidage et un spectrographe infrarouge (FGS/NIRISS).

En tant que premier télescope pour l’imagerie UV/visible-bleu au monde, CASTOR s’épanouirait avec cet héritage. Il offrirait les mêmes capacités d’imagerie à haute résolution que le TSH – qualité qui a conquis l’imagination du public pendant plus d’un quart de siècle – mais avec des champs de vision nettement plus grands que ceux offerts par le TSH. Ce serait un outil unique pour souligner l’importance de la science, de la technologie, de l’ingénierie et des mathématiques au public. CASTOR s’avérerait un digne héritier d’Alouette 1 et du Canadarm comme emblème de la présence canadienne dans l’espace.

Conception d’artiste du satellite Alouette 1 lancé en 1962.

Le télémanipulateur de la navette, aussi appelé Canadarm ou bras canadien, arrimé à la baie de stockage de la navette lors de la mission spatiale STS-72.