Ultra-sensible aux UV, Mini-EUSO va jeter depuis l'espace un regard inédit sur la Terre
Publié par Isabelle le 24/08/2019 à 14:00
Source: CNRS IN2P3

Lancement de Mini-EUSO depuis le cosmodrôme de Baïkonour à bord d'une fusée SoyouzSources: POCKOCMOC
Une fusée Soyouz vient d'emporter vers la station spatiale internationale un nouvel instrument unique en son genre: Mini-EUSO. Cet imageur d'une sensibilité extrême aux UV sera tourné vers la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre planètes...). Avant tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) développé pour préparer la chasse aux rayons cosmiques de ultra (ULTra (pour (en)« Urban Light Transport ») est un système de transport individuel de type Personal Rapid Transit (PRT), autrement dit un moyen de...) haute énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.), il promet aussi de changer notre regard sur la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en équilibre hydrostatique,...) bleue et les phénomènes lumineux de son atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :).

Mini-EUSO (Multiwavelength Imaging New Instrument for the Extreme Universe Space Observatory) marque une nouvelle étape dans le développement du programme "JEM-EUSO" (Observatoire Spatiale de l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) Extrême) auquel collaborent plusieurs équipes françaises, et destiné à porter dans l'espace l'étude des particules les plus énergétiques de l'univers: les "rayons cosmiques d'ultra-haute énergie". Avec des énergies littéralement macroscopiques, pouvant atteindre celle d'une balle de tennis à 150 km/h, ces particules qui semblent être de simples noyaux d'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...) accélérés par un mécanisme encore à élucider, ont voyagé pendant des dizaines de millions d'années depuis des sources inconnues situées dans d'autres galaxies (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...) que la nôtre, avant de finir leur course (Course : Ce mot a plusieurs sens, ayant tous un rapport avec le mouvement.) en provoquant une gigantesque cascade de particules (appelées "gerbes") dans l'atmosphère terrestre ! C'est la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet)...) de fluorescence (La fluorescence est une émission lumineuse provoquée par diverses formes d'excitation autres que la chaleur. (on parle parfois de « lumière...) générée dans l'ultra-violet par la désexcitation des molécules d'azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de numéro atomique 7. Dans le langage courant, l'azote désigne le gaz...) de l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de pressuriser les cabines des avions et...), elles-mêmes excitées par le passage de ces milliards de particules secondaires, qui permet aux chercheurs d'identifier ces particules, et de déterminer leur énergie et leur direction d'arrivée.

Observer les rayons cosmiques depuis l'espace

C'est donc bel (Nommé en l’honneur de l'inventeur Alexandre Graham Bell, le bel est unité de mesure logarithmique du rapport entre deux puissances, connue pour exprimer la puissance du son. Grandeur sans...) et bien en regardant la Terre depuis l'espace que les scientifiques entendent ouvrir une nouvelle voie d'étude pour l'astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer leur origine, leur évolution, leurs propriétés physiques et...) des rayons cosmiques. Avec à la clé une capacité de détection considérablement accrue ! Car si ces particules intriguent les astrophysiciens depuis leur découverte il y a plusieurs décennies, leur étude demeure particulièrement difficile, en raison de leur extrême rareté: à peine une particule par mètre carré (Le mètre carré (symbole m²) est l'unité d'aire du système international.) par milliard (Un milliard (1 000 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf millions neuf cent quatre-vingt-dix-neuf...) d'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.), pour les plus énergétiques d'entre elles ! En plaçant un instrument en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.), il devrait être possible de couvrir un volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) d'atmosphère sans précédent, à l'affût de ces gerbes cosmiques si précieuses pour l'astrophysique des hautes énergies (L’astrophysique des hautes énergies est la science qui étudie les objets astrophysiques tels que les trous noirs, naines blanches, pulsars, novae, quasars, microquasars, galaxies...) et la physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la connaissance de la...) des astroparticules.


Une fois qu'il aura rejoint l'intérieur de l'ISS, Mini-EUSO, qui résulte d'un partenariat entre les agences spatiales russe (RosCosmos) et italienne (Italienne est le nom communément utilisé pour le cordage servant a manœuvrer un enrouleur. Il s'enroule sur un tambour quand on déroule la voile, et on...) (ASI), sera placé périodiquement par les astronautes face au hublot (Un hublot est une fenêtre de petite taille, généralement circulaire, percée dans la coque d'un bateau pour laisser entrer l'air et la lumière. On...) de quartz du module russe Zvezda de la station, en direction de l'atmosphère.

Une carte de la Terre des émissions UV nocturnes

Avec cet instrument capable de détecter des photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux...) uniques dans un champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) de 40° à raison de 400 000 images par seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La...), la collaboration internationale JEM-EUSO, regroupant 300 chercheurs de 16 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 gallo-romaine. Comme la civitas qui subsiste...) distribués sur 4 continents, franchit une nouvelle étape dans le développement de sa stratégie (La stratégie - du grec stratos qui signifie « armée » et ageîn qui signifie « conduire » - est :) 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...). Et si Mini-EUSO n'a pas encore la dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son...) requise pour observer directement les rayons cosmiques d'ultra-haute énergie, en raison d'une surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent...) de collection de la lumière réduite par rapport à la mission finale visée, il permettra non seulement de valider en conditions réelles toutes les technologies développées jusqu'à présent, mais encore de mettre en oeuvre un programme d'observation copieux. il permettra notamment de réaliser pour la première fois une carte de l'émission ultra-violette nocturne de la Terre, avec d'éventuelles surprises à la clé, ainsi qu'un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'objectifs scientifiques pluridisciplinaires, allant de l'observation de météores à l'étude de variations de la bioluminescence du plancton (Homère désignait les animaux errant à la surface des flots par plankton, du grec ancien πλαγκτός /...) ou des algues, en passant par la 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,...) de particules exotiques de type "strangelets" (états nouveaux de la matière), l'observation de phénomènes énergétiques dans la haute atmosphère, ou encore la localisation de débris spatiaux.


Plusieurs équipes françaises ont participé très activement à l'aventure: l'APC (Université de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin...), CNRS/IN2P3, CEA, Observatoire de Paris), l'IRAP (Université Paul Sabatier de Toulouse, CNRS/INSU), le LAL (Université Paris Sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.), CNRS/IN2P3) et OMEGA (UMS CNRS/IN2P3), avec le soutien de la première heure (L’heure est une unité de mesure du temps. Le mot désigne aussi la grandeur elle-même, l'instant (l'« heure qu'il est »), y...) du Centre National d'Étude Spatiales (CNES), ainsi que du 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).) (IN2P3/INSU). Ce sont elles, notamment, qui ont conçu, développé, assemblé et testé avec précision les unités de détection principales, mettant en oeuvre une électronique innovante. Ces mêmes équipes françaises avaient déjà permis à la collaboration internationale de franchir une étape décisive, avec le pilotage de sa toute première mission: la mission EUSO-Ballon, sous ballon stratosphérique, financée et opérée avec succès par le CNES en août 2014.

En attendant la prochaine étape, en 2022, avec la mission EUSO-SPB2 sous un ballon stratosphérique de la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est l'agence...), la toute dernière avant la mission majeure dans l'espace visée par la collaboration internationale, les équipes se tiennent désormais prêtes à exploiter la moisson de résultats attendus de l'ISS !
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