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Radiotélescope d'Arecibo

National Astronomy and Ionosphere Center

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Ne doit pas être confondu avec Observatoire astronomique d'Arecibo.

Radiotélescope d'Arecibo
Vue aérienne du radiotélescope d'Arecibo en 2019.
Présentation
Type
Organisation
Observatoire
Gestionnaire
Ouverture
Fermeture
Démolition
Destruction
Site web
Données techniques
Diamètre
304,8 m, 221 mVoir et modifier les données sur Wikidata
Diamètre secondaire
27 mVoir et modifier les données sur Wikidata
Longueur focale
132,6 mVoir et modifier les données sur Wikidata
Longueur d'onde
3 - 1 mVoir et modifier les données sur Wikidata
Géographie
Altitude
498 mVoir et modifier les données sur Wikidata
Lieu
Coordonnées
Carte

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Le radiotélescope d’Arecibo était situé à Arecibo sur la côte nord de l’île de Porto Rico. Il est jusqu'en 2016 le plus grand radiotélescope simple jamais construit. Il collecte des données radioastronomiques, d'aéronomie terrestre et des données radar planétaires. Même s'il est utilisé pour divers usages, il est utilisé principalement pour l'observation d'objets stellaires.

En , à la suite de deux ruptures de câbles ayant occasionné de nombreux dégâts, la National Science Foundation annonce le démantèlement du radiotélescope d’Arecibo après 57 ans de service. Le , les câbles restants cèdent à leur tour et la plate-forme supportant les émetteurs et les récepteurs tombe sur le réflecteur en contrebas. La rupture des câbles endommage également leurs piliers en béton, dont la partie supérieure se brise.

Informations générales

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De sa construction dans les années 1960 jusqu'en 2011 il est exploité par l’université Cornell. A partir de février 2018, il est exploité par l’université du centre de la Floride en association avec Yang Enterprises et l'université Ana G. Méndez de San Juan (Porto Rico).

L’observatoire fonctionne sous le nom de National Astronomy and Ionosphere Center (NAIC) même si les deux noms sont officiellement utilisés.

Le télescope d'Arecibo se distingue par sa grande taille : le diamètre de l'antenne principale est de 305 mètres, construite à l'intérieur de la dépression laissée par un effondrement ; elle est profonde de 51 mètres ; le tout couvrant une superficie de plus de 8 hectares. Jusqu'à la mise en service du radiotélescope FAST en Chine, l'antenne était la plus grande antenne convergente incurvée du monde, ce qui lui donnait la plus grande capacité de collecte d'ondes électromagnétiques. La surface de l'antenne est faite de 38 778 panneaux d'aluminium perforés, chacun mesurant environ 1 m sur 2 m, supportés par un maillage de câbles en acier (jusqu'au début des années 1970, elle est constituée par un simple treillis métallique, limitant son fonctionnement aux fréquences radio inférieures à 600 MHz)[1],[2].

C'est une antenne sphérique (par opposition à antenne parabolique). Cette forme provient de la méthode utilisée pour pointer le télescope. L'antenne est fixe, mais le récepteur se positionne en son point focal pour intercepter les signaux réfléchis des différentes directions par la surface sphérique. Le récepteur est situé sur une plateforme de 900 tonnes suspendue à 150 m au-dessus de l'antenne par 18 câbles à partir de trois tours en béton armé, une de 110 m de hauteur et deux autres de 80 m de haut (les sommets des trois tours sont au même niveau). La plateforme possède une voie tournante de 93 m de long, en forme d'arc, sur laquelle sont montés l'antenne de réception, les réflecteurs secondaires et tertiaires[2],[3]. Cela permet au télescope d'observer n'importe quelle région du ciel dans un cône d'environ 40 degrés autour du zénith local (entre 0 et 36 degrés de déclinaison)[4].

La localisation du site répond à des préoccupations d'ordre topographiques, politiques et scientifiques. Initialement, d'autres régions sont également envisagées dont (Kauai (Hawaï) et Matanzas (Cuba). Porto Rico est à distance raisonnable des États-Unis, ne pose pas de problème politique et possède de nombreuses structures karstiques ; tout en étant aussi située près de l'équateur ; ce qui permet à Arecibo d'observer toutes les étoiles la moitié du temps (contrairement au pôle Nord où la moitié des étoiles sont visibles en permanence)[5],[4].

Le radiotélescope opère à des fréquences situées entre 50 MHz et 10 GHz. Il a une portée pouvant atteindre plusieurs milliards d'années-lumière, sa sensibilité pourrait lui permettre d'écouter une conversation passée depuis un téléphone portable sur Vénus. En 1997, la puissance de son radar utilisé pour l'étude du système solaire est portée à 1 mégawatt, procurant ainsi à l'observatoire une résolution d'environ 1 km à la surface de Vénus, ce qui est assez sensible pour détecter une balle de golf (en acier) sur la Lune[2].

Conception et architecture

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Détail de l'antenne.

La construction du télescope d'Arecibo a été initiée par le professeur William E. Gordon (en) de l'université Cornell, qui avait l'intention de l'utiliser à l'origine pour étudier l'ionosphère de la Terre. Le télescope est construit à l'intérieur d'un gouffre karstique situé parmi les collines peuplées d'arbres au nord de Porto Rico[6],[7],[8]. À l'origine, un réflecteur parabolique fixe, pointant dans une direction fixe avec une tour de 150 m pour porter l'équipement au foyer. Cette conception aurait eu un intérêt très limité pour d'autres domaines potentiels de recherche, tels que la science planétaire et la radioastronomie, qui ont besoin de viser différentes positions dans le ciel et de suivre ces positions pendant une longue période, alors que la Terre est en rotation. Ward Low, de la Advanced Research Projects Agency (ARPA), a fait remarquer ce point faible et a mis Gordon en contact avec le Air Force Cambridge Research Laboratory (AFCRL) à Boston (Massachusetts), où un groupe dirigé par Phil Blacksmith travaillait sur les réflecteurs sphériques et un autre groupe étudiait la propagation des ondes radio dans et à travers la haute atmosphère. L'université Cornell a proposé le projet à l'ARPA l'été 1958 et un contrat a été signé entre l'AFCRL et l'université en (p. 6-7)[9]. La construction a commencé l'été 1960 et l'ouverture officielle a eu lieu le (p. 1-3)[9].

Le télescope a subi plusieurs modifications durant sa vie. La première grande modification a eu lieu en 1974 quand une surface haute précision a été ajoutée au réflecteur. En 1997 un écran au sol a été installé autour du périmètre pour faire écran au rayonnement au sol, et un transmetteur plus puissant a été installé.

En 2016, la mise en service en Chine du Télescope sphérique de cinq cents mètres d'ouverture de 500 m de diamètre le relègue en 2e position.

Dommages structuraux

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Le , un séisme de magnitude 6,4 frappe Porto Rico. Le lendemain, un des câbles de la tour sud (soutenant la plate-forme au-dessus du réflecteur) commence à s'effilocher. À l'origine, ce câble est en mauvais état, car il arrive trop court lors de la construction du radiotélescope. Il est alors raccordé à une autre section de câble grâce à une épissure en zinc, ce qui a pour effet de rendre cette partie de la structure particulièrement rigide. La réparation, terminée le , consiste à installer une bride enserrant tous les câbles de la tour[10].

Le , les vents de l'ouragan Maria brisent une des antennes d'alimentation de 29 m du radiotélescope et sa chute de 150 m perfore en dessous le fond concave servant à refléter et converger les signaux vers les antennes au-dessus, ce qui réduit considérablement sa capacité à fonctionner jusqu'à ce que des réparations puissent être effectuées[11],[12].

Le , un des câbles auxiliaires soutenant une plateforme de l'observatoire situé au-dessus du radiotélescope s'est sectionné, provoquant une entaille de près de 30 mètres de long sur le réflecteur du télescope[13]. Le , un des câbles principaux se détache, provoquant de nouveaux dégâts sur le réflecteur, endommageant d'autres câbles dans sa chute et déstabilisant l'ensemble porteur[14],[15]. Après une inspection du site, la National Science Foundation (NSF) annonce[16],[17],[18] qu'il y a un risque imminent d’effondrement du radiotélescope, rendant périlleuse toute tentative de réparation. En conséquence le radiotélescope est définitivement hors service et son démantèlement est prévu[19] à court terme.

Finalement, il s'effondre totalement le à 11 h 53 UTC (7 h 53, heure locale)[20],[21].

Effondrement du radiotélescope d'Arecibo vu depuis la caméra de la tour de contrôle (tour 12). La tour 4 est visible au loin, tandis que le haut de la tour 12 finit par dégringoler devant la caméra plus tard dans la vidéo.
Effondrement du télescope d'Arecibo vu par un drone surveillant initialement les câbles au sommet de la tour 4.

Découvertes

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Le télescope d'Arecibo a fait plusieurs découvertes importantes.

Le , peu après son inauguration, l'équipe de Gordon Pettengill l'utilise pour déterminer que la période de rotation de la planète Mercure n'était pas de 88 jours, comme on le pensait jusque-là, mais de seulement 59 jours (p. 14)[9],[22].

En 1974, le radiotélescope découvre PSR B1913+16, le premier pulsar binaire, dont l'observation permet de tester la relativité générale[22].

En , l'observatoire permet la réalisation de l'image d'un astéroïde pour la première fois dans l'histoire : l'astéroïde (4769) Castalia[22].

En 1990, l'astronome polonais Aleksander Wolszczan fait la découverte de PSR B1534+12, un pulsar binaire et de PSR B1257+12, un pulsar milliseconde[23]. Il découvre deux ans plus tard les premières exoplanètes, un système de trois planètes de pulsar orbitant autour du pulsar milliseconde[24],[25].

En 1992, de la glace d'eau est détectée aux pôles de la planète Mercure, une découverte confirmée en 2014 par la sonde spatiale MESSENGER[22].

Avant son effondrement de 2020, le télescope a participé aux recherches des galaxies à faible brillance de surface (LSB), qui aboutissent en 2024 à l'observation de 350 galaxies de ce type, dont l'étonnante galaxie sombre sans étoile apparente J0613+52[26].

Utilisation

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Le télescope a également eu des utilisations militaires de renseignement, par exemple, au prétexte d'étudier la température lunaire, il a été possible d'analyser les caractéristiques d'un radar soviétique qui opérait sur la côte arctique en interceptant son signal rebondissant sur la Lune (p. 14)[9].

Arecibo est la source de données pour le projet SETI@home proposé par le laboratoire de sciences spatiales de l'université de Berkeley[27],[28].

En 1974, une tentative est faite pour envoyer un message vers d'autres mondes[29],[28]. Un message de 1 679 bits est transmis à partir du radiotélescope vers l'amas globulaire M13, qui se trouve à environ 25 000 années-lumière. Le modèle de 1 et 0 définit une image bitmap de 23 × 73 pixels qui inclut des nombres, des formules chimiques et les images brutes d'un homme et du télescope lui-même.

Article détaillé : Message d'Arecibo.

Le radiotélescope est souvent utilisé pour trouver des astéroïdes passant près de la Terre. Ainsi il observe (29075) 1950 DA en , considérée comme l’astéroïde possédant la plus forte probabilité connue d’impact avec la Terre, ou encore (367943) Duende en 2013[30],[1].

Dans la culture populaire

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Cinéma et télévision

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Les scènes finales de GoldenEye, 17e film de la saga James Bond, ont été tournées sur le radiotéléscope d'Arecibo. Dans le film, le site est localisé à Cuba et sert d'antenne de communication secrète avec le satellite GoldenEye.

Le téléscope apparaît également dans les films Contact, The Arrival, The Losers et La Mutante.

Le site d’Arecibo a également servi de lieu de tournage de la série Covert Affairs (saison 3 – épisode 7). Pour les besoins du scénario, l’action est censée se dérouler à Cuba. Le radiotélescope est une ancienne station d’espionnage du KGB désaffectée et qui a été renommé pour l’occasion « Lourdès ». Dans l'épisode de X-Files intitulé Les Petits Hommes verts, Fox Mulder est envoyé à l'observatoire d'Arecibo par un sénateur des États-Unis parce qu'ils ont été en contact avec une vie extraterrestre. L'observatoire devait être détruit par un groupe d'agents du gouvernement pour empêcher que le public découvre la vérité.

Jeux vidéo

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Le radiotéléscope inspire le level design de la mission Antenna Cradle du jeu vidéo GoldenEye 007 sur Nintendo 64.

Dans le jeu de rôle COPS, dont l'action se passe entre 2030 et 2035, le télescope d'Ibanez au Mexique reçoit, le , un message en provenance d'une civilisation extraterrestre en réponse au message d'Arecibo.

Dans le jeu Battlefield 4, la carte multijoueur Transmission pirate est partiellement inspirée du radiotélescope d'Arecibo, avec celui du FAST. Un effondrement de l'antenne se produit parfois en y jouant, ce qui a favorisé les comparaisons entre le jeu et le radiotélescope[réf. nécessaire].

Dans la musique

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Dans son album Twentythree, le duo Carbon Based Lifeforms nomme le morceau Arecibo en référence au radiotélescope. L'album est également nommé en mémoire du message d'Arecibo, long de vingt-trois colonnes.

Classement comme monument historique

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En 2001, l'American Society of Mechanical Engineers a classé le radiotélescope comme Historic Mechanical Engineering Landmark (en)[31].

Notes et références

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  1. ↑ a et b (en) Elizabeth Howell, « Arecibo Observatory: Watching for asteroids, waiting for E.T. », sur space.com, (consulté le ).
  2. ↑ a b et c (en) « Some facts (and a little history) about Arecibo », sur cornell.edu, (consulté le ).
  3. ↑ (en) « Telescope Description - The Arecibo Observatory », sur naic.edu (consulté le ).
  4. ↑ a et b (en) Gregory Hallenbeck, « Overview of the Arecibo Observatory » [PDF], sur cornell.edu, (consulté le ).
  5. ↑ (en) « Little Science/Big Science », sur NASA (consulté le ).
  6. ↑ « Observatoire d'Arecibo », sur westjet.com (consulté le ).
  7. ↑ « Des astronomes ont détecté 'd'étranges signaux' qui pourraient venir d'une étoile à 11 années-lumière de nous », sur businessinsider.fr, (consulté le ).
  8. ↑ Pascal Fechner, « Les astronomes demandent aux enfants de les aider à contacter des extraterrestres », sur mufonfrance.com, (consulté le ).
  9. ↑ a b c et d (en) Daniel R. Altschuler, « The National Astronomy and Ionosphere Center's (NAIC) Arecibo Observatory in Puerto Rico », Single-Dish Radio Astronomy: Techniques and Applications, ASP Conference Proceedings, San Francisco, Astronomical Society of the Pacific, vol. 278,‎ , p. 1-24 (ISBN 1-58381-120-6, lire en ligne [[GIF]], consulté le ).
  10. ↑ Alessondra Springmann, « Arecibo Observatory operational after repairs to fix earthquake damage », sur planetary.org, (consulté le ).
  11. ↑ (en) Nadia Drake, « Hurricane Damages Giant Radio Telescope—Why It Matters », National Geographic,‎ (lire en ligne, consulté le ).
  12. ↑ (en) Sarah Kaplan, « Arecibo Observatory, Puerto Rico’s famous telescope, is battered by Hurricane Maria », The Washington Post,‎ (lire en ligne, consulté le ).
  13. ↑ (en) « Arecibo radio telescope damaged by cable break – Astronomy Now », sur astronomynow.com, (consulté le ).
  14. ↑ (en) « Arecibo Observatory suffers additional damage from second cable failure – Astronomy Now », sur astronomynow.com, (consulté le )
  15. ↑ « Un radiotélescope américain, essentiel à l’astronomie, menace de s’effondrer », sur lemonde.fr, (consulté le ).
  16. ↑ (en) Meghan Bartels, « Arecibo radio telescope, an icon of astronomy, is lost. », sur space.com, (consulté le ).
  17. ↑ Le Monde avec AFP, « Le télescope géant d’Arecibo va être démoli, un coup dur pour l’astronomie mondiale. », sur lemonde.fr, (consulté le ).
  18. ↑ (en) NSF, « NSF begins planning for decommissioning of Arecibo Observatory’s 305-meter telescope due to safety concerns », sur nsf.gov, (consulté le ).
  19. ↑ Éric Bottlaender, « Fragilisé et mis à l'arrêt, l'iconique radiotélescope d'Arecibo sera détruit », sur clubic.com, (consulté le ).
  20. ↑ Nathalie Mayer, « Tristesse : le radiotélescope d’Arecibo s’est effondré ! », sur futura-sciences.com, (consulté le ).
  21. ↑ Le Monde avec AFP, « Le télescope géant d’Arecibo s’est effondré », sur lemonde.fr,
  22. ↑ a b c et d Nelly Lesage, « Arecibo s'est effondré : les 7 découvertes les plus marquantes du radiotélescope », sur numerama.com, (consulté le ).
  23. ↑ (en) « IAUC 5073: PSR 1257+12 AND PSR 1534+12; DWARF N IN Pav », sur harvard.edu, (consulté le ).
  24. ↑ (en) A. Wolszczan et D. A. Frail, « A planetary system around the millisecond pulsar PSR 1257 + 12 », Nature, vol. 353,‎ , p. 145-147.
  25. ↑ Laurent Sacco, « Comment des exoplanètes peuvent-elles se former autour de pulsars ? », sur futura-sciences.com, (consulté le ).
  26. ↑ (en-US) Carolyn Collins Petersen, « A Primordial Dark Matter Galaxy Found Without Stars », sur Universe Today, (consulté le )
  27. ↑ Yann Verdo, « À l'écoute de l'univers : E.T., es-tu là ? », sur lesechos.fr, (consulté le ).
  28. ↑ a et b (en) Daniel Oberhaus, « The Iconic Arecibo Telescope Goes Quiet After Major Damage », sur wired.com, (consulté le ).
  29. ↑ J.L. Dauvergne, « Irréparable, le radiotélescope d’Arecibo va être démoli », sur cieletespace.fr, (consulté le ).
  30. ↑ Rémy Decourt, « Étude d'un astéroïde en rotation rapide qui ne se disloque pas », sur futura-sciences.com, (consulté le )
  31. ↑ (en) « Arecibo Observatory », American Society of Mechanical Engineers, .

Annexes

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Articles connexes

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