Spitzer ou SIRTF () est un télescope spatial infrarouge développé par la NASA et nommé en l'honneur de l'astrophysicien américain Lyman Spitzer. Il est le dernier des quatre « Grands Observatoires » aux caractéristiques complémentaires réalisés par la NASA pour répondre aux grandes interrogations scientifiques de la fin du dans le domaine de l'astrophysique. Son rôle est principalement d'observer les origines de l'Univers, la formation et l'évolution des galaxies primitives, la genèse des étoiles et des planètes et l'évolution de la composition chimiques de l'Univers, qui sont des phénomènes principalement visibles dans l'infrarouge.

Ce projet de télescope infrarouge est lancé en 1984 par la NASA. Au cours de son développement, la taille de Spitzer est fortement revue à la baisse (masse abaissée de à moins d'une tonne) pour faire face à des réductions budgétaires qui touchent l'agence spatiale. Ses capacités sont néanmoins nettement supérieures à ses prédécesseurs, IRAS (1983) et ISO (1995), grâce à plusieurs choix techniques et aux progrès réalisés entre-temps dans le domaine des détecteurs infrarouges. Sa partie optique est constituée par un télescope de de diamètre. Le rayonnement infrarouge collecté est analysé par trois instruments qui sont refroidis comme le télescope par de l'hélium liquide : un photomètre imageur en proche et moyen infrarouge (3 à 8 micromètres), un spectroscope (5 à 40 micromètres) et un spectrophotomètre pour l'infrarouge lointain (50 à 160 micromètres).

Lancé le et placé sur une orbite héliocentrique, le télescope fonctionne à pleine capacité jusqu'en . À compter de cette date, ayant épuisé son hélium liquide qui le refroidissait, il continue à faire fonctionner une partie de son instrumentation en mode « chaud ». Le télescope est finalement mis à la retraite le , la NASA estime que le projet a coûté 1,36 milliard de dollars depuis le début de sa conception jusqu'à la fin des opérations.

Historique Les prédécesseurs : IRAS et ISO (1983-1995) vignette|En cours de conception la taille de SIRTF a dû être fortement réduite pour faire face à des contraintes budgétaires mais le télescope est resté un engin performant. vignette|Spitzer est un instrument de taille modeste comparé aux autres grands observatoires de la NASA.

Spitzer est, d'un point de vue chronologique, le troisième grand télescope spatial infrarouge : il est précédé par IRAS, développé par l'agence spatiale américaine, la NASA, en collaboration avec les Pays-Bas et le Royaume-Uni et lancé en 1983, ainsi que par ISO, conçu par l'Agence spatiale européenne et lancé en 1995.

À la fin des années 1960, la NASA attend beaucoup de la navette spatiale américaine, qui doit effectuer ses premiers vols au début de la décennie suivante. Parmi les utilisations envisagées de ce lanceur spatial capable de revenir au sol à la fin de sa mission figurent l'emport d'un télescope spatial infrarouge qui doit bénéficier de la cadence de lancement élevée de la navette et des missions de longue durée (jusqu'à ). Dès 1969, il est proposé de développer un télescope infrarouge cryogénique doté d'un miroir d'un mètre de diamètre qui doit être installé dans la soute de la navette spatiale. Le coût de ce télescope, baptisé (« Installation d'essai infrarouge de la navette ») abrégé en SIRTF, est évalué à l'époque de de dollars américains. Ce projet reçoit en 1979 l'appui de l'Académie nationale des sciences des États-Unis. La NASA lance en 1983 un appel d'offres pour la construction d'un observatoire spatial infrarouge solidaire de la navette spatiale et qui reviendrait au sol à la fin de chaque mission. Ce télescope doit effectuer son premier vol en 1990. Toutefois le succès du télescope infrarouge IRAS développé par la NASA, incite l'agence spatiale à modifier ses plans en 1984 : celle-ci décide de développer un télescope spatial infrarouge autonome. Cette décision est confortée par la découverte que le petit télescope infrarouge IRT (InfraRed Telescope), embarqué dans la soute de la navette spatiale en (mission STS-51-F), doit faire face à d'importants problèmes de contamination par les émissions infrarouge produites par l'engin spatial une fois dans l'espace. L'acronyme SIRTF est conservé malgré ce changement d'architecture mais il signifie désormais Space Infrared Telescope Facility (Installation de télescope spatial infrarouge)..

Développement (1984-2003)

Les résultats spectaculaires du télescope spatial infrarouge IRAS, lancé en 1983 par la NASA et dont la mission n'a duré que dix mois, poussent la communauté des astronomes à demander le développement d'un successeur. Le rapport Bahcall, rédigé en 1991 dans le but d'identifier les projets astronomiques prioritaires, pronostique que la décennie 1990 sera celle de l'infrarouge et donne la priorité dans le domaine spatial au développement d'un télescope infrarouge. Le télescope infrarouge SIRTF/Spitzer est conçu pour être le dernier des quatre « Grands Observatoires » développé par la NASA pour répondre aux grandes interrogations dans le domaine de l'astrophysique. Les autres télescopes de ce programme sont le télescope spatial Hubble mis en orbite en 1990 pour les observations dans le spectre visible et l'ultraviolet proche, Chandra (en 1999) pour les rayons X mous () et Compton Gamma-Ray Observatory (en 1991) pour le rayonnement gamma et les rayons X durs (). La réalisation du télescope est gérée par le centre JPL de la NASA. Le projet initial évolue vers un engin beaucoup plus ambitieux et il est désormais envisagé un télescope d'une masse de emportant d'hélium liquide (pour refroidir les détecteurs) placé en orbite terrestre haute par un lanceur Titan. Mais le climat économique américain se dégrade à la même époque et plusieurs missions spatiales de la NASA sont des échecs. Peu après la publication du rapport Bahcall le budget de la NASA subit une forte diminution qui entraîne l'annulation de plusieurs projets et une réduction des objectifs et performances des projets qui sont maintenus. Spitzer subit ainsi en cinq ans deux coupes budgétaires qui font passer le budget alloué au projet de à de dollars. Malgré cette réduction drastique, SIRTF/Spitzer dispose, grâce aux derniers progrès dans le domaine de l'observation infrarouge et plusieurs optimisations, d'une sensibilité de 10 à plus grande que celle de ses prédécesseurs. En effet, dans les années 1980, le département de la Défense américain a investi des centaines de millions de dollars dans le développement de détecteurs infrarouges. Les avancées technologiques qui en résultent se sont progressivement diffusées vers les applications civiles, permettant la mise au point pour l'astronomie infrarouge de détecteurs beaucoup plus sensibles : alors que les détecteurs du satellite IRAS ne comportent que 62 pixels ceux de la caméra IRAC de Spitzer en comportent Werner M, L'héritage de Spitzer, Pour la Science, février 2010, ..

Contrairement au déroulement des projets de ce type, les industriels impliqués dans la réalisation de Spitzer sont consultés dès le début de la conception. Lockheed Martin a la responsabilité globale du développement du satellite et des tests. Ball Aerospace développe l'ensemble cryogénique comprenant le cryostat et la partie optique. Les trois instruments embarqués sont réalisés respectivement par le centre de vol spatial Goddard de la NASA (instrument IRAC), l'université Cornell à Ithaca (État de New York), l'instrument IRS et l'université de l'Arizona (instrument MIPS). Les opérations du télescope sont pilotées par le implanté sur le campus du California Institute of Technology à Pasadena (Californie)..

Déroulement de la mission vignette|Lancement de Spitzer par un lanceur Delta II le .

Lancement Spitzer est placé en orbite le par un lanceur Delta II 7920H depuis la base de lancement de Cap Canaveral en Floride. Baptisé SIRTF pour avant son lancement, il est renommé Spitzer quatre mois plus tard en l'honneur du scientifique américain, Lyman Spitzer, astrophysicien américain qui a joué un rôle moteur dans les premiers projets de télescope spatial. Spitzer est lancé « chaud » ce qui permet de réduire sa masse. Durant les trois mois qui suivent, les instruments immergés dans l'hélium liquide se refroidissent progressivement tandis que la température de la partie optique est abaissée par les vapeurs de l'hélium qui s'évapore. Le télescope entame alors la phase cryogénique de sa mission.

Mission froide (2003 - mai 2009) Les premières images capturées par le télescope sont destinées à démontrer les capacités du nouveau télescope : il s'agit d'images d'une pouponnière d'étoiles, d'un disque de débris d'une planète en formation et des matériaux organiques d'un univers lointain. Une des observations les plus remarquables est effectuée en 2005 lorsque le télescope parvient à réaliser les premières images d'exoplanètes, les Jupiter chauds et . En , le télescope participe à un relevé du ciel de la ceinture de Gould située à environ -lumière du Soleil. Le stock d'hélium doit permettre de refroidir les instruments durant , mais finalement celui-ci ne s'épuise que le , soit après le lancement. La mission primaire a une durée de mais elle va être prolongée à plusieurs reprises pour s'achèver après son lancement.

Mission chaude (juillet 2009 - janvier 2020) Le télescope spatial entame une nouvelle mission après l'épuisement de son hélium en lorsque la température se stabilise à . Deux des instruments ne fonctionnent plus mais les caméras infrarouge IRAC continuent de fonctionner de manière optimale dans ces nouvelles conditions. Elles permettent d'observer les longueurs d'onde 3,6 et . Durant cette nouvelle phase de sa mission, le télescope cartographie les sources infrarouges de larges portions du ciel, observe les comètes et astéroïdes de notre système solaire, observe des exoplanètes et réalise des observations des galaxies les plus lointaines de notre univers..

En 2014, un arrêt de la mission est envisagé pour des raisons budgétaires mais le chef de projet parvient à abaisser le coût annuel des opérations de à . En 2016, la NASA décide de prolonger la mission car Spitzer sort particulièrement bien classée d'une comparaison avec cinq autres missions spatiales d'astrophysique lorsque les coûts et les résultats sont rapprochés. Les responsables de l'agence spatiale américaine décident de prolonger la mission jusqu'au lancement du prochain télescope spatial infrarouge JWST qui est prévu en 2018. Lorsque le lancement de celui-ci est repoussé à 2021, l'agence spatiale, après avoir tenté de trouver des sources de financement extérieures, décide de ne pas prolonger la mission de Spitzer au-delà de .

Fin de mission Le télescope circule sur une orbite proche de celle de la Terre. Progressivement il s'éloigne de celle-ci (début 2020, le télescope se situe à de kilomètres de la Terre, soit plus de la distance Terre-Lune). Conséquence de la position relative du télescope par rapport à la Terre, l'orientation de ses panneaux solaires durant les séances de télécommunications est de plus en plus défavorable et celles-ci se raccourcissent progressivement. Après 16 ans d'opérations, la NASA décide de mettre fin à la mission le . Des commandes sont envoyées par le centre de contrôle pour que Spitzer se place en mode survie avec ses panneaux solaires maintenus pointés vers le Soleil. Le télescope spatial va continuer de s'éloigner progressivement de la Terre avant de s'en rapprocher de nouveau et passer à proximité de celle-ci (8 fois la distance Terre-Lune) en 2053. Le signal radio sera tellement faible à ce moment-là qu'il faudra un équipement spécialement conçu pour le capter. Le coût de la mission en incluant le lancement, la conduite des opérations et l'analyse des données est évalué à 1,19 milliard de dollars sur la durée de la mission primaire et à 1,36 milliard US$ en incluant les opérations jusqu'à la mise hors service en 2020...

Objectifs scientifiques