Représentation d'un artiste du vaisseau spatial DAPPER en orbite autour de la lune.
(Image: © NASA / JPL-Caltech / Jack Burns, Université du Colorado, Boulder)
La quête de la NASA pour ramener les humains sur la lune pourrait stimuler un domaine de recherche qui pourrait ne pas sembler particulièrement lunaire par nature: la cosmologie.
Mais la face cachée de la lune pourrait être un endroit puissant pour répondre à certains les questions les plus convaincantes sur l'univers - et la poussée de la NASA pour ramener les humains sur la lune pourrait réduire suffisamment les prix pour faire de cette science une réalité. Même un scientifique à la tête de la NASA pour enquêter sur ces missions admet que ce n'était pas l'idée la plus intuitive lorsqu'il en a entendu parler pour la première fois.
"Nous étions juges [d'expo-sciences] ensemble et ils me demandaient ce que je pensais des télescopes sur la lune", a déclaré à Space.com Jack Burns, astrophysicien à l'Université du Colorado Boulder. "Et j'ai dit, je n'y pensais pas du tout. Cela ne m'est pas venu à l'esprit."
Depuis, lui et ses collègues y ont beaucoup réfléchi. Leur conclusion est que les observatoires de l'autre côté de la lune offrent une opportunité unique aux astronomes modernes. Burns a passé cette année à réfléchir à deux concepts de mission spécifiques conçus pour en tirer parti, en se concentrant en particulier sur la période avant que les étoiles commencent à se former, appelée Temps sombres.
"Cela semble inquiétant", a déclaré Burns à propos de l'époque, mais pour les scientifiques, c'est surtout juste intrigant. "Il y a beaucoup de physique potentiellement très intéressante là-bas et une opportunité pour nous de tester le modèle standard de la cosmologie, et de voir si nous pouvons le casser ou non. Vous savez, les astronomes veulent toujours casser les choses."
Ces observations reposent sur une capacité de capture assez longue les ondes radio, difficiles à étudier depuis la Terre en raison des interférences de la technologie humaine à la surface de la planète et en orbite. C'est l'attrait de la face cachée de la lune: c'est le seul endroit de notre quartier à l'abri de tous nos éclairs de bavardage.
"La face lunaire est un environnement si rare", a déclaré Burns. "C'est le seul endroit vraiment calme de tout le système solaire intérieur à effectuer des observations à des fréquences radio très basses, ce qui, comme il s'avère aujourd'hui, est vraiment la dernière fenêtre non ouverte du spectre électromagnétique."
Burns et ses collègues ont donc produit un rapport sur chacun des deux concepts radio-scientifiques latéraux pour la NASA, qui recherche des recherches scientifiques qui pourraient se greffer sur le programme Artemis, la poussée de l'agence pour faire atterrir les humains sur la lune d'ici 2024. NASA L'administrateur Jim Bridenstine a fait référence à l'un des projets radio, une mission orbitale, lors d'une conférence de presse sur cette campagne, baptisée Programme Artemis, le 9 décembre.
"Toute cette science, toutes ces connaissances et toutes ces capacités vont être disponibles pour nous parce que nous lançons des humains sur la lune pour la première fois depuis 1972", a-t-il déclaré. "Nous pouvons obtenir beaucoup plus de science et d'informations en astrophysique que nous ne pourrions jamais en avoir sans avoir cette architecture sur la Lune."
Cette architecture comprend le passerelle, une station de la NASA pour les robots et les humains à destination de la surface lunaire. Le premier module de la passerelle pourrait être lancé en 2022, et la première mission que lui et ses collègues décrivent pourrait voler l'année prochaine, a déclaré Burns, en s'appuyant sur les communications développées pour la station de cheminement.
Le projet scientifique, appelé Dark Ages Polarimetry Pathfinder, ou DAPPER, est un vaisseau spatial qui orbiterait autour de la lune, passant environ un tiers de son temps dans la zone radio-silencieuse de l'autre côté de la lune.
Burns et Bridenstine ont tous deux déclaré que la construction de DAPPER dans le cadre du programme Artemis réduirait les coûts de mission. Burns a déclaré que le projet avait été conçu avec un prix à payer de 50 millions de dollars; Bridenstine a déclaré que la gestion indépendante de la mission coûterait environ 500 millions de dollars, mais que la possibilité d'utiliser l'infrastructure de Gateway réduirait ce prix à environ 90 millions de dollars.
La volonté d'envoyer du matériel de radioastronomie avec le programme Artemis ne tire pas son actualité exclusivement de la commodité. C'est aussi une question urgente, car la ruée vers la lune par NASA, autres nations et des sociétés privées pourraient entraîner une technologie éclipsant ces signaux radio du premier univers, de la même manière que sur Terre.
"Une partie de la raison pour laquelle nous voulons le faire plus tôt que tard, nous voulons y arriver en premier et observer alors que l'environnement est encore vierge", a déclaré Burns.
DAPPER serait plus facile à exécuter que les autres projets envisagés par Burns et ses collègues, appelés Farside Array for Radio Science Investigations of the dark ages and Exoplanets (AUTRE CÔTÉ).
Ce projet ferait du stop sur un atterrisseur lunaire commercial, comme ceux que la NASA embauche pour transporter ses propres instruments scientifiques à la surface lunaire. Ensuite, un rover déploierait 128 antennes sur 6 miles (10 kilomètres) du côté éloigné pour capter les ondes radio. Un tel projet pourrait se dérouler entre le milieu et la fin des années 2020, a déclaré Burns, et coûter environ 1 milliard de dollars.
En plus de faire des recherches en cosmologie, un tel réseau pourrait également aider les astronomes à comprendre quelles exoplanètes pourraient être les plus propices à la vie. Selon les scientifiques, un ingrédient clé pourrait être un champ magnétique qui enveloppe la planète et maintient une atmosphère en place.
"Nous sommes peut-être arrivés à la conclusion provisoire que pour former une vie comme nous, la vie telle que nous la connaissons, le fait d'avoir un champ magnétique est très important", a déclaré Burns. Et ces champs magnétiques devraient "s'allumer" lorsqu'ils sont vus par des radiotélescopes, a-t-il dit. "C'est la seule façon de rechercher des champs magnétiques, avec un réseau de ces télescopes basse fréquence sur le côté lunaire."
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