Dans un tour de force technologique triomphant, une caméra construite dans la région de la baie de la taille d’une table basse envoie à la maison des instantanés de notre univers naissant depuis le télescope spatial James Webb, inaugurant une nouvelle ère d’exploration astronomique.

Alors que le monde attendait en suspens mardi matin, ses photos sont apparues – des images lumineuses de 150 millions de pixels d’une époque bien antérieure à notre existence, lorsque les étoiles et les galaxies ont émergé pour la première fois du brouillard primordial il y a près de 14 milliards d’années.

Sur un écran vidéo dans une pièce sombre du centre de technologie avancée de Lockheed Martin à Palo Alto, des scientifiques et des ingénieurs ont éclaté en applaudissements. C’était leur premier aperçu d’un portefeuille d’images conçu il y a deux décennies, sans garantie de succès.

« Il y a un mélange d’émotions », a déclaré Malcolm Ferry de Lockheed Martin, responsable du programme du projet de caméra, qui s’est joint à l’effort ambitieux lorsque son fils, maintenant un adulte marié, n’était qu’un garçon.

« Il y a de la joie. Allégresse. Soulagement que tout fonctionne, créer des images est tout simplement magnifique », a déclaré Ferry d’Emerald Hills. « Et peut-être que je suis un peu triste, sachant que cette partie du voyage est terminée. »

PALO ALTO, CALIFORNIE - 12 JUILLET : Ariana Reyes, ingénieure au Centre de technologie avancée de Lockheed Martin à Palo Alto, en Californie, regarde la NASA révéler les premières images du télescope spatial James Webb, le mardi 12 juillet 2022. Ingénieurs de l'ATC conçu, assemblé et testé NIRCam, l'imageur principal à bord du télescope Webb.  (Karl Mondon/Bay Area News Group)
PALO ALTO, CALIFORNIE – 12 JUILLET: Ariana Reyes, ingénieure au Centre de technologie avancée de Lockheed Martin à Palo Alto, en Californie, regarde la NASA révéler les premières images du télescope spatial James Webb, le mardi 12 juillet 2022. Ingénieurs de l’ATC conçu, assemblé et testé NIRCam, l’imageur principal à bord du télescope Webb. (Karl Mondon/Bay Area News Group)

L’une de leurs photos – une image étonnante d’un amas d’étoiles lointain appelé SMACS 0723, dans la constellation de l’hémisphère sud de Volans – a été sélectionnée pour l’aperçu du président Biden et publiée dans le monde entier lundi. D’autres images montrent la nébuleuse de l’anneau sud, la nébuleuse Carina et le « Quintette de Stephan », un amas de cinq galaxies dans la constellation de Pégase.

La caméra proche infrarouge, ou NIRCam, parcourt des millions de kilomètres depuis son lieu de naissance dans un parc de recherche verdoyant basé à Stanford.

Et il n’y a aucun moyen de le réparer s’il se casse; c’est trop loin.

Quatre cents ans après que Galileo Galilei ait utilisé une longue-vue sophistiquée pour regarder la lune, cet appareil photo peut détecter des longueurs d’onde spéciales de lumière pour, en substance, remonter dans des temps très anciens – 100 millions d’années après le Big Bang. Nos images précédentes, prises par le télescope Hubble, datent de 400 millions d’années après le Big Bang.

Le télescope Webb ne peut pas nous montrer le moment de notre naissance, lorsque l’univers est sorti du néant il y a environ 14 milliards d’années. Pendant de nombreuses années après ce Big Bang, le cosmos n’était qu’un nuage dense, un endroit sombre et désordonné.

PALO ALTO, CALIFORNIE - 12 JUILLET : le Dr Nelson Pedreiro, responsable des laboratoires spatiaux du Lockheed Martin's Advanced Technology Center à Palo Alto, en Californie, regarde la NASA révéler les premières images du télescope spatial James Webb, le mardi 12 juillet, 2022. Les ingénieurs d'ATC ont conçu, assemblé et testé NIRCam, l'imageur principal à bord du télescope Webb.  (Karl Mondon/Bay Area News Group)
PALO ALTO, CALIFORNIE – 12 JUILLET: Le Dr Nelson Pedreiro, responsable des laboratoires spatiaux du Lockheed Martin’s Advanced Technology Center à Palo Alto, en Californie, regarde la NASA révéler les premières images du télescope spatial James Webb, le mardi 12 juillet, 2022. Les ingénieurs d’ATC ont conçu, assemblé et testé NIRCam, l’imageur principal à bord du télescope Webb. (Karl Mondon/Bay Area News Group)

Mais il révèle les premières étapes remarquables de l’auto-assemblage de l’univers, quand il a engendré des galaxies, des étoiles, des planètes – et, finalement, une créature avec un cerveau assez gros pour se demander : « D’où venons-nous ? À quoi cela ressemblait-il? »

Pour le plus grand plaisir de l’équipe, la caméra a survécu au stress et à la fatigue d’un lancement explosif dans l’espace depuis la Guyane française en décembre dernier.

Il doit maintenant fonctionner avec la plus grande précision et stabilité dans des températures extrêmement froides à bord de Webb, le télescope spatial le plus grand et le plus puissant jamais construit.

Une deuxième caméra en double est également à bord, en tant que sauvegarde.

Les autres équipes de NIRCam et Webb ont été conçues en 2002, lorsque George W. Bush était président, les États-Unis venaient d’envahir l’Afghanistan et les iPods venaient de sortir. L’équipe de Lockheed Martin s’est associée à la chercheuse principale Marcia Riki de l’Université de l’Arizona pour le projet.

« Cela a pris du temps. Voir tout cela se réunir – et voir les résultats – est très, très inspirant », a déclaré Nelson Pedreiro, vice-président du centre de technologie avancée de Lockheed Martin, où la caméra a été conçue et assemblée.

PALO ALTO, CALIFORNIE - 12 JUILLET : Malcolm Ferry, responsable de programme au Lockheed Martin's Advanced Technology Center à Palo Alto, en Californie, regarde la NASA révéler les premières images du télescope spatial James Webb, le mardi 12 juillet 2022. Le centre a conçu , assemblé et testé NIRCam, l'imageur principal à bord du télescope Webb.  (Karl Mondon/Bay Area News Group)
PALO ALTO, CALIFORNIE – 12 JUILLET : Malcolm Ferry, responsable de programme au Lockheed Martin’s Advanced Technology Center à Palo Alto, en Californie, regarde la NASA révéler les premières images du télescope spatial James Webb, le mardi 12 juillet 2022. Le centre conçu , assemblé et testé NIRCam, l’imageur principal à bord du télescope Webb. (Karl Mondon/Bay Area News Group)

Le miroir à 18 carreaux de Webb recueille la lumière du ciel et la dirige vers plusieurs instruments qui filtrent la lumière avant de la focaliser sur des détecteurs, dont NIRCam, l’un des quatre détecteurs et la principale source de ses images. Un autre détecteur étudie la composition des matériaux spatiaux ; un troisième guide et pointe l’engin spatial.

Webb a un miroir plus grand que Hubble, donc les images de la caméra ont une résolution plus élevée. Alors que les images de Hubble étaient un peu floues, les photos de mardi étaient d’une clarté et d’un détail à couper le souffle.

Les miroirs de Webb sont recouverts d’une couche microscopique d’or qui reflète mieux la lumière infrarouge que presque tout autre métal. Ils sont réfléchissants à 98 %, ils peuvent donc capturer presque tous les photons de lumière entrants.

« C’était très difficile, du point de vue de la technologie et de l’ingénierie », a déclaré Pedreiro, qui vit à Menlo Park.

PALO ALTO, CALIFORNIE - 12 JUILLET : le Dr Nelson Pedreiro, responsable des laboratoires spatiaux du Lockheed Martin's Advanced Technology Center à Palo Alto, en Californie, regarde la NASA révéler les premières images du télescope spatial James Webb, le mardi 12 juillet, 2022. Les ingénieurs d'ATC ont conçu, assemblé et testé NIRCam, l'imageur principal à bord du télescope Webb.  (Karl Mondon/Bay Area News Group)
PALO ALTO, CALIFORNIE – 12 JUILLET: Le Dr Nelson Pedreiro, responsable des laboratoires spatiaux du Lockheed Martin’s Advanced Technology Center à Palo Alto, en Californie, regarde la NASA révéler les premières images du télescope spatial James Webb, le mardi 12 juillet, 2022. Les ingénieurs d’ATC ont conçu, assemblé et testé NIRCam, l’imageur principal à bord du télescope Webb. (Karl Mondon/Bay Area News Group)

NIRCam peut détecter une lumière infrarouge allant de 0,6 à 5 microns, bien au-delà de la partie du spectre visible par l’objectif de son prédécesseur, le télescope Hubble. Cela permet de voir des objets beaucoup plus anciens. À mesure que l’univers s’étend, les longueurs d’onde changent. Parce que la lumière la plus ancienne est longue et rouge, elle ne peut pas être vue par les yeux humains et les télescopes conventionnels.

Il diffère d’une caméra conventionnelle à d’autres égards, avec des revêtements spéciaux, des filtres et des optiques plus raffinées, divisant la lumière en deux chemins pour capturer différentes longueurs d’onde infrarouges.

« Si les surfaces ne sont pas parfaites – et elles ne sont jamais parfaites – elles finissent par déformer la lumière », a déclaré Pedreiro.

Il y avait plusieurs défis majeurs, a déclaré Ferry.

L’un consistait à trouver un moyen de protéger le verre très fragile contre les éclats lors de changements soudains de température et du lancement violent du vaisseau spatial. L’équipe de Lockheed Martin a donc conçu un dispositif spécial pour maintenir l’objectif, à l’aide de montures flexibles. Ils ont également développé une nouvelle technique de collage, en collant la lentille à la monture.

Un autre construisait un appareil photo qui fonctionnerait toujours malgré le rétrécissement dans le froid extrême. Dans l’espace, Webb opère à moins-447 degrés Fahrenheit. Sa conception devait donc anticiper un changement de forme et de taille. Les scientifiques craignaient qu’un tel stress ne brise le verre.

« Nous sommes des êtres humains qui doivent assembler cette chose, à température ambiante », a déclaré Ferry. « Une fois là-haut, tout bouge. Mais encore faut-il s’aligner. »

En 2014, l’appareil photo a été soigneusement récupéré à Palo Alto par l’équipe spéciale « gants blancs » de FedEx, puis expédié à la base aérienne de Goddard dans le Maryland, où il a été intégré aux autres instruments. De là, il est allé au Johnson Space Center de Floride pour des tests, puis à Northrop Grumman à Redondo Beach pour être placé dans le vaisseau spatial. Enfin, l’ensemble du projet a été transporté par avion en Amérique du Sud pour le lancement.

« Nous avons construit un instrument que personne n’avait jamais construit auparavant, avec des exigences qui n’avaient jamais été imposées auparavant », a déclaré Ferry.

« C’était la première fois », a-t-il dit, « pour tout cela. »

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