La mission SPICA en compétition pour l'ESA
Publié par Redbran le 02/06/2018 à 12:00
Source: CEA-IRFU
L'Agence Spatale Europénne retient la mission d'exploration des galaxies

Le télescope spatial infrarouge SPICA vient d'être présélectionné par l'agence spatiale européenne (ESA) afin de participer à la compétition finale qui verra en septembre 2021 le choix de la prochaine mission de taille moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de...) de l'ESA (mission M5). SPICA est un télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant d'augmenter la luminosité ainsi que la taille apparente des objets...) infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des...) de grande taille (diamètre 2,5 m) entièrement refroidi à une température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de...) de seulement quelques degrés au dessus du zéro (Le chiffre zéro (de l’italien zero, dérivé de l’arabe sifr, d’abord transcrit zefiro en italien) est un symbole...) absolu. Ce concept a été proposé à l'ESA dans le cadre de la compétition pour la mission M5 du programme "Cosmic Vision" (25 propositions soumises) par un consortium de laboratoires de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également le...) Européens mené par la Hollande en collaboration étroite avec l'agence spatiale (Une agence spatiale est un organisme d'État ayant pour but d'étudier l'Espace et de développer et gérer des programmes spatiaux) japonaise (JAXA), et auxquels participent en France le CEA, le CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) et leurs universités associées avec le support du CNES.


SPICA (SPace IR telescope for Cosmology and Astrophysics)

SPICA dans la course finale pour la prochaine mission de taille moyenne de l'ESA (M5)

La sélection de SPICA est une étape cruciale pour répondre aux grandes questions que pose l'astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer leur origine, leur évolution, leurs propriétés physiques et chimiques. Elle ne doit pas être confondue avec...) du XXIème siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui signifiait race, génération. Il a ensuite indiqué la durée d'une génération humaine et faisait 33 ans 4 mois (d'où peut être l'âge du...): la croissance et l'évolution des galaxies au cours des âges cosmiques pourra être complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou autocomplétion, est une fonctionnalité informatique permettant à...) caractérisée dans l'univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) lointain, et dans notre Galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la suite de deux autres Galaxie, cette fois au singulier.) les processus qui déterminent la formation des étoiles et des systèmes planétaires comme le nôtre pourront être élucidés.

SPICA a été conçu pour être extrêmement sensible aux lumières du domaine infrarouge. Celles-ci, contrairement à la lumière visible (La lumière visible, appelée aussi spectre visible ou spectre optique est la partie du spectre électromagnétique qui est visible pour l'œil...), ne sont pas arrêtées par les poussières cosmiques qui emplissent l'Univers. L'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande...) du rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) infrarouge dévoile donc littéralement des pans entiers de l'Univers qui nous sont cachés, nous permettant de voir au plus profond des galaxies, des nuages de formation stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la famille des Caryophyllaceae. Il comprend près de 90 espèces réparties à travers le monde.) et des systèmes où se forment les planètes.

L'une des grandes questions de l'astronomie moderne est de comprendre les processus qui régulent la formation et l'évolution des galaxies. Tôt dans l'histoire de l'Univers, il y a environ 12 milliards d'années, les premières étoiles et galaxies ont commencé à se former. Durant les quelques milliards d'années qui ont suivi, ce processus de formation des galaxies s'est accéléré et est devenu de plus en plus efficace jusqu'à atteindre son maximum il y a environ 9 milliards d'années. Depuis cette époque la formation des galaxies a décru régulièrement. Les raisons de cette montée en puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :), de la saturation du processus de formation des galaxies puis de sa diminution actuelle, sont encore largement sujettes à débat (Un débat est une discussion (constructive) sur un sujet, précis ou de fond, annoncé à l'avance, à laquelle prennent part des individus ayant des avis, idées,...). SPICA relèvera l'empreinte spectrale de plusieurs milliers de galaxies distribuées sur cette période clef (Au sens propre, la clef ou clé (les deux orthographes sont correctes) est un dispositif amovible permettant d'actionner un mécanisme.). Cette empreinte unique nous permettra de sonder précisément les conditions physiques prévalant à l'intérieur et au voisinage (La notion de voisinage correspond à une approche axiomatique équivalente à celle de la topologie. La topologie traite plus naturellement les notions globales comme la continuité...) de ces galaxies, et donc de déterminer quels sont les facteurs qui gouvernent leur formation et leur évolution.

Dans l'Univers proche SPICA nous apportera une vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) unique sur les processus qui gouvernent la formation des étoiles et des systèmes planétaires en alliant la puissance de la spectrométrie à celle de la polarimétrie au plus profond des régions denses de poussière et de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend...) ne pouvant être explorées que dans l'infrarouge. La polarimétrie de l'émission des poussières dans les nuages interstellaires proches permettra de caractériser pour la première fois la morphologie et la force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale...) du champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par la donnée d'une...) aux échelles critiques du déclenchement de l'effondrement du gaz en étoiles et planètes au sein des filaments moléculaires. La spectroscopie infrarouge des ions, atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec...), molécules, grains de poussière et particules de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) est un outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son efficacité naturelle dans l'action. Cette augmentation se traduit par la simplification des actions entreprises, par une plus grande rentabilisation de ces...) unique. Elle permet non seulement de caractériser les conditions physiques en dedans et autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres...) des disques protoplanétaires, mais aussi de tracer précisément la ligne critique qui sépare la vapeur () d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) de la glace en leur sein. En combinant ces études avec celles des disques et ceintures de poussières présents autour des systèmes planétaires plus anciens, le lien pourra être fait avec notre propre système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis gravitant autour de lui (autrement dit,...) et son nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l’atmosphère. L’aspect d'un nuage...) de débris et de poussières périphérique, le nuage de Oort; de cette façon SPICA apportera des informations uniques sur la formation de notre propre système solaire.

L'observatoire spatial SPICA

SPICA sera possible grâce à la combinaison (Une combinaison peut être :) de plusieurs innovations technologiques de pointe. Un élément clef sera le grand télescope de 2,5 mètres de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le diamètre est aussi la longueur de ce segment. Pour indiquer qu'une...) refroidi à une température de quelques degrés au dessus du zéro absolu afin de diminuer radicalement le niveau des rayonnements émis par le télescope lui-même. De cette façon les détecteurs ultra-sensibles aux longueurs d'ondes infrarouges pourront être utilisés au maximum de leur potentiel de détection. La combinaison du télescope cryogénique avec des détecteurs inédits fera de SPICA l'observatoire le plus performant jamais construit pour le domaine infrarouge lointain – gain en sensibilité d'un facteur 100 par rapport à l'Observatoire Spatial Herschel qui a été en service de 2009 à 2013. Grâce à cette sensibilité extrême SPICA devrait révolutionner notre compréhension de la formation des étoiles, planètes et galaxies.

L'observatoire SPICA sera développé sous la maitrise d'ouvrage de l'Agence Spatiale Européenne (L’Agence spatiale européenne (ASE) (en anglais European Space Agency : ESA) est une agence spatiale intergouvernementale fondée le...) (ESA) dans le cadre d'un partenariat avec l'Agence Spatiale Japonaise (JAXA). Il sera doté de trois instruments focaux couvrant tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) le domaine des longueurs d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de...) infrarouges entre 12 et 350 micromètres. Un imageur-spectromètre du domaine infrarouge moyen (12 à 35 micromètres) sera construit par un consortium japonais mené par l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études...) de Nagoya (Nagoya (????; -shi) est la quatrième plus grande et la troisième plus prospère des villes du Japon. Situé sur la côte Pacifique dans la région du Chubu, au centre d'Honshu, c'est...) sous l'égide de l'Institute of Space and Astronautical Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on tient pour vrai au sens...) (ISAS); un spectromètre (Un spectromètre est un appareil de mesure permettant d'étudier de décomposer une quantité observée — un faisceau lumineux en spectroscopie, ou...) ultrasensible du domaine infrarouge lointain (35 à 210 micromètres) sera construit par un consortium Européen sous l'égide du SRON en Hollande ; et un imageur polarimétrique compact sera fourni (Les Foúrnoi Korséon (Grec: Φούρνοι Κορσέων) appelés plus...) par un consortium international sous la responsabilité du Département d'Astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et l'étude des propriétés des objets de l'univers...) du CEA-Irfu en France.

Comme tous les observatoires de classe mondiale, au sol ou dans l'espace, SPICA pourra être utilisé par les astronomes du monde (Le mot monde peut désigner :) entier. Les programmes d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir...) seront sélectionnés sur la base de leur mérite scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes...) par des experts indépendants. Les proposants bénéficieront d'une exclusivité d'un an pour exploiter leurs observations. Au delà de cette période les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) seront rendues publiques.

La France fait partie des pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas...) fondateurs du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...) SPICA. En partenariat avec le CNES, ses laboratoires (CEA, CNRS et Universités) contribueront à l'instrumentation (Le mot instrumentation est employé dans plusieurs domaines :) de l'observatoire grâce à la maitrise et à la caractérisation de technologies clefs: cryoréfrigérateur et matrices de détecteurs sub- kelvin (Le kelvin (symbole K, du nom de Lord Kelvin) est l'unité SI de température thermodynamique. Par convention, les noms d'unité sont des noms communs et s'écrivent en minuscule (« kelvin » et non « Kelvin »).), systèmes électroniques de pilotage des matrices de détecteurs supraconducteurs. Ces réalisations seront développées sous la responsabilité du Département d'Astrophysique du CEA-Irfu (impliquant l'Irfu et le LETI/DOPT) et de l'INAC/SBT du CEA, du LAB (Bordeaux), de l'IRAP (Toulouse) et de l'IAS (Paris-Saclay).

La France posède une très large communauté scientifique intéressée par SPICA, doée d'une expertise unique dans ce domaine gâce aux missions spatiales Herschel, Planck, et au projet sous ballon stratosphérique PILOT. L'industrie spatiale (L'Industrie spatiale est la composante de l'industrie dédiée au secteur spatial. Elle concerne la fabrication, et souvent la recherche associée, de tout ou partie d'un...) française, les groupes Airbus (Airbus est un constructeur aéronautique européen et également un acteur majeur dans la construction aéronautique mondiale. Filiale à 100 % du groupe industriel EADS, il conçoit, développe, construit,...) et Thales (Thalès de Milet appelé communément Thalès (en grec ancien Θαλής / Thalês), était un philosophe présocratique ionien né à Milet vers -625 et mort vers l'an 547...), posède un savoir-faire unique pour la construction des grands télescopes d'astronomie spatiale. Elle est donc particulièrement bien placée pour remporter la maitrise d'œuvre du satellite (Satellite peut faire référence à :) et de son télescope lors des appels d'offre de l'ESA.
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