Comment un instrument de mesure mal réglé a-t-il rendu le télescope Hubble presque aveugle en 1990 ?

Le contexte

Lancé le 24 avril 1990 depuis la navette spatiale Discovery après plus d’une décennie de développement et un budget de fabrication d’environ 1,5 milliard de dollars, le télescope spatial Hubble doit révolutionner l’astronomie en observant l’univers depuis l’orbite terrestre, loin des perturbations atmosphériques qui limitent la précision des télescopes au sol. Son miroir primaire, un disque de verre de 2,4 mètres de diamètre pesant environ 828 kilogrammes, fabriqué et poli par l’entreprise Perkin-Elmer entre 1979 et 1981, constitue à lui seul la pièce maîtresse de toute cette ambition scientifique.

La décision

Lors du polissage du miroir, les techniciens de Perkin-Elmer s’appuient exclusivement sur un instrument de mesure sophistiqué appelé correcteur nul réflectif, dont ils sont convaincus qu’il a été assemblé avec une précision telle qu’il ne peut produire de mesure erronée. Trois tests de contrôle supplémentaires, menés avec des instruments alternatifs plus simples — un correcteur nul réfractif et un correcteur nul inversé —, révèlent pourtant des anomalies dans la courbure du miroir ; ces résultats divergents sont écartés par les ingénieurs, qui préfèrent faire confiance à leur instrument principal plutôt que d’envisager que celui-ci puisse lui-même être mal réglé.

La chute

Or le correcteur nul réflectif souffre en réalité d’une erreur d’espacement de 1,3 millimètre entre deux de ses lentilles internes, provoquant un polissage du miroir principal légèrement trop plat sur ses bords — un écart de seulement 2,2 micromètres, soit environ un cinquantième de l’épaisseur d’un cheveu humain, mais dix fois supérieur à la tolérance nécessaire au bon fonctionnement de l’instrument. Deux mois après le lancement, le 27 juin 1990, la NASA annonce officiellement que les premières images renvoyées par Hubble souffrent d’une aberration sphérique caractéristique, rendant le télescope à peine plus performant qu’un bon instrument terrestre pour l’essentiel de ses observations prévues.

Les conséquences

Une commission d’enquête menée dans les mois suivants retrouve l’instrument de mesure fautif, resté intact et inutilisé depuis neuf ans dans son montage d’origine, ce qui permet d’en reproduire exactement les conditions de fabrication : la source du problème s’avère être une simple rondelle mal positionnée à l’intérieur du correcteur nul, faussant la mesure au dixième de millimètre près. La commission confirme du même coup que les tests de contrôle alternatifs avaient bel et bien détecté l’anomalie dès le début des années 1980, sans que personne ne prenne au sérieux ces résultats contradictoires face à la confiance placée dans l’instrument de mesure principal. Le rapport final répartit la responsabilité du fiasco entre la NASA et son sous-traitant Perkin-Elmer, tous deux jugés coupables d’un contrôle qualité insuffisant sur l’un des instruments scientifiques les plus coûteux jamais construits.

Et depuis ?

La NASA profite de la conception modulaire du télescope, pensé dès l’origine pour être entretenu par des astronautes en orbite, pour concevoir un correctif optique baptisé COSTAR, une série de petits miroirs correcteurs installés en décembre 1993 lors de la mission de la navette Endeavour, pour un coût supplémentaire d’environ 50 millions de dollars. L’opération de réparation, suivie en direct par les médias du monde entier, restaure intégralement la vision du télescope et transforme un fiasco scientifique retentissant en l’un des plus grands succès techniques de l’histoire spatiale : Hubble produira, dans les décennies suivantes, certaines des images astronomiques les plus célèbres jamais capturées, effaçant presque entièrement le souvenir de ses trois premières années de vue trouble. L’épisode reste depuis cité en ingénierie qualité comme un cas d’école sur les dangers de la surconfiance excessive envers un seul instrument de mesure, aussi sophistiqué soit-il, face à des résultats contradictoires obtenus par des méthodes indépendantes plus simples.