Le miroir de 2,4 m de Hubble était jugé parfait avant son lancement : l’erreur de 2,2 microns découverte en orbite venait d’un simple éclat de peinture

Un télescope flambant neuf renvoie depuis l’espace des images floues, impossibles à corriger depuis le sol. La cause : une erreur de fabrication microscopique sur le miroir principal, invisible lors des tests au sol mais catastrophique une fois en orbite. Hubble venait de révéler l’un des défauts les plus coûteux de l’histoire de l’optique spatiale.

Un télescope à 1,5 milliard de dollars testé avec un instrument hors d’usage

Quand Hubble a quitté la Terre en 1990, c’était l’aboutissement de près de quinze ans de travail et d’un budget colossal, plus de 2 milliards de dollars pour son développement et sa construction. L’objectif était simple à énoncer, vertigineux à réaliser : observer l’Univers sans la moindre distorsion atmosphérique, avec une netteté jamais atteinte depuis le sol.

Les premières images transmises ont douché l’enthousiasme. Les galaxies apparaissaient floues, comme si l’objectif avait un problème de mise au point impossible à régler. Les ingénieurs de la NASA se sont retrouvés face à une énigme : le miroir avait pourtant passé tous les contrôles avant le lancement.

Le plus troublant, c’est que l’instrument censé garantir la précision du miroir principal était lui-même déréglé. Perkin-Elmer, le fabricant, s’était appuyé sur un outil de mesure optique, le correcteur nul, sans jamais revérifier ses dimensions après son assemblage initial. Autrement dit, on avait validé un miroir parfait à l’aide d’une règle faussée.

1,3 mm qui ont suffi à ruiner la vision de l’espace

Le miroir primaire de 2,4 mètres de diamètre présentait une erreur de front d’onde de 0,4 longueur d’onde rms, mesurée à 632,8 nanomètres. Un chiffre abstrait, mais dont la conséquence était très concrète : le bord externe du miroir était trop plat d’environ 2,2 micromètres par rapport à la forme attendue.

La NASA elle-même a donné une image pour faire comprendre l’ampleur du problème : cet écart représente environ un cinquantième de l’épaisseur d’un cheveu humain. Sur le papier, cela semble dérisoire. Pour un télescope censé distinguer des détails à des milliards d’années-lumière, c’était suffisant pour tout brouiller.

En s’éloignant du centre du miroir, le défaut s’accentuait, créant plusieurs points focaux au lieu d’un seul. La lumière captée ne convergeait plus correctement, un peu comme une personne myope qui verrait plusieurs images se superposer légèrement. Résultat : des clichés flous, malgré une optique taillée avec une précision extrême sur le reste de sa surface.

Un éclat de peinture au cœur de l’enquête du rapport Allen

Face à l’ampleur du scandale, la NASA a annoncé publiquement le défaut en juin 1990, avant de constituer, quelques jours plus tard, une commission d’enquête présidée par Lew Allen. Son rapport, remis en novembre de la même année, a été sans appel : l’erreur aurait dû être détectée avant le lancement.

Les enquêteurs ont démonté et mesuré le correcteur nul réflectif, l’instrument utilisé pour vérifier la forme du miroir pendant sa fabrication. Verdict : une de ses lentilles était mal espacée de 1,3 mm par rapport à la position prévue. Un écart minuscule à l’échelle humaine, mais énorme à l’échelle de la précision exigée par l’optique spatiale.

L’origine de ce décalage tiendrait, selon plusieurs analyses postérieures au rapport officiel, à un détail presque comique au regard des conséquences : un éclat de peinture se serait détaché du capuchon de champ de l’instrument de mesure, perturbant le faisceau laser utilisé pour positionner la lentille. Ce minuscule fragment aurait suffi à fausser tout le calibrage du correcteur nul, et donc la forme donnée au miroir pendant son polissage.

Le plus frustrant dans cette histoire, c’est que des tests optiques auxiliaires menés à l’époque avaient bien signalé une anomalie. Perkin-Elmer ne les a pas pris au sérieux, convaincu que son correcteur nul principal faisait foi. Un miroir jugé irréprochable, bâti sur un instrument de référence défaillant à cause d’un copeau de peinture : voilà comment un détail de laboratoire a pu coûter des centaines de millions de dollars et quelques années de science perdues.

Comment des lunettes de 268 millions de dollars ont sauvé Hubble en orbite

Renvoyer Hubble sur Terre pour refaire son miroir n’était évidemment pas envisageable. La NASA a donc choisi une solution plus ingénieuse : corriger le défaut directement en orbite, à la manière d’une paire de lunettes posée devant un œil myope. C’est le rôle qu’a joué COSTAR, conçu par Ball Aerospace dans le cadre d’un contrat signé avec la NASA en octobre 1991.

Le dispositif embarquait cinq paires de petits miroirs correcteurs déployables, positionnés avec précision pour intercepter la lumière avant qu’elle n’atteigne les instruments scientifiques et compenser exactement le défaut du miroir principal. Son installation a eu lieu en décembre 1993, lors de la mission de maintenance STS-61, l’une des sorties spatiales les plus suivies de l’histoire du programme spatial américain.

Le pari a fonctionné au-delà des espérances. Les images envoyées après l’installation de ces lunettes à 268 millions de dollars n’avaient plus rien à voir avec les clichés flous des premiers mois. COSTAR a rempli sa mission jusqu’en 2009, année où il a été retiré lors de la mission STS-125, les instruments suivants intégrant directement leur propre correction optique.

Aujourd’hui, Hubble continue de travailler malgré son âge. Depuis juin 2024, le télescope fonctionne avec un seul gyroscope sur les trois qu’il lui restait, et son orbite est repassée sous les 500 kilomètres d’altitude. Le Space Telescope Science Institute estime, en l’absence de nouvelle manœuvre pour le rehausser, une rentrée atmosphérique médiane autour du milieu des années 2030. Un sort finalement assez logique pour un instrument qui, depuis ses tout débuts marqués par une lentille mal placée de 1,3 mm, a toujours su transformer ses défauts en occasions de rebondir.