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Le plan audacieux de voir les continents et les océans sur une autre Terre

Le plan audacieux de voir les continents et les océans sur une autre Terre

Cette image simulée d'une exoplanète semblable à la Terre montre la capacité d'imagerie potentielle du projet de télescope à lentille de gravité solaire soutenu par la NASA. Crédit: NASA / JPL-Caltech / Slava Turyshev

Et si nous pouvions prendre une photo d'une planète semblable à la Terre autour d'une autre étoile suffisamment nette pour voir les continents, les océans et les nuages?


Pour l'instant, c'est impossible. De notre point de vue, les exoplanètes – planètes en orbite autour d'autres étoiles – ressemblent à des lucioles à côté de projecteurs. Dans les quelques images que nous avons réussi à en prendre, les exoplanètes ne sont que de simples points. Même si la prochaine génération de télescopes spatiaux est en ligne, cela ne changera pas: vous auriez besoin d'un télescope de 90 kilomètres de large pour voir les caractéristiques de la surface sur une planète à 100 années-lumière.

Un groupe de chercheurs a un plan audacieux pour surmonter ces difficultés. Cela implique d'utiliser des vaisseaux spatiaux à voile solaire – peut-être une flotte entière d'entre eux – pour voler plus rapidement et plus loin de la Terre que n'importe quelle sonde spatiale précédente, faire demi-tour et utiliser la gravité de notre Soleil lointain comme une loupe géante. Si cela fonctionne, nous capturerons une image d'une exoplanète si nette que nous pouvons voir des entités à seulement 10 kilomètres de diamètre.

Le projet, appelé Solar Gravity Lens, ou SGL, sonne tout droit sorti de la science-fiction. La NASA et un ensemble d'universités, de sociétés aérospatiales et d'autres organisations sont impliquées, ainsi que le co-fondateur de la Planetary Society Lou Friedman, le gourou de la voile solaire d'origine.

"Je suis toujours ravi d'essayer de faire en sorte que quelque chose ne puisse se produire autrement", a déclaré Friedman, consultant pour le projet SGL, qui a dirigé un effort de la NASA des années 1970 pour envoyer un vaisseau spatial à voile solaire à la comète de Halley. "La raison pour laquelle nous avons commencé avec la voile solaire à The Planetary Society était parce qu'elle nous a permis de faire les premiers pas vers l'exploration interstellaire. Notre LightSail a très bien fonctionné, et son succès donne confiance et crédibilité à l'idée de naviguer à travers le système solaire."

Le plan comporte de nombreux obstacles, mais le résultat serait incroyable, a déclaré Slava Turyshev, physicien au Jet Propulsion Laboratory de la NASA, qui dirige le projet Solar Gravity Lens.

"Dans notre voisinage solaire, que nous classons dans les 100 années-lumière, nous avons identifié plusieurs exoplanètes qui pourraient se trouver dans la zone habitable de leur étoile", a déclaré Turyshev, faisant référence aux températures pas trop chaudes, ni trop froides. région autour d'une étoile dans laquelle de l'eau liquide pourrait exister. "Et maintenant nous avons la question, que ferions-nous si nous trouvions quelque chose qui indique la présence de la vie sur une exoplanète? Pouvons-nous nous y rendre, ou du moins la voir?"

Le plan audacieux de voir les continents et les océans sur une autre Terre

Cette image prise par LightSail 2 le 21 janvier 2020 comprend la côte ouest de l'Inde. Le nord est à droite. La voile semble légèrement incurvée en raison de l'objectif de la caméra fisheye à 185 degrés du vaisseau spatial. L'image a été corrigée en couleur et une partie de la distorsion a été supprimée. Crédit: The Planetary Society

Comment ça fonctionne

Albert Einstein a prédit il y a plus d'un siècle l'idée que la gravité peut courber et grossir la lumière, un concept connu sous le nom de lentille gravitationnelle. Du point de vue d'un observateur, la lumière d'un objet éloigné passant près d'un objet de premier plan massif est déformée et agrandie, à condition que l'observateur soit au bon endroit, appelé point focal. C'est similaire à la façon dont vous pouvez mettre au point une caméra en trouvant la bonne distance de votre cible, plutôt qu'en ajustant la mise au point de la caméra.

Le télescope spatial Hubble et d'autres observatoires ont vu ce phénomène: des arcs vaporeux et des anneaux de galaxies éloignées, déformés et magnifiés par la gravité de galaxies plus proches.

Les chercheurs derrière le projet SGL disent que nous pouvons faire la même chose pour les exoplanètes – nous avons juste besoin de nous rendre au point focal. Pour une exoplanète à 100 années-lumière de distance, le point focal se trouve à 97 milliards de kilomètres (60 milliards de miles), soit 16 fois plus loin du Soleil que Pluton. Voyager 1, qui s'est aventuré plus loin dans l'espace que tout autre objet créé par l'homme, n'a parcouru qu'environ 20 milliards de kilomètres (13 milliards de miles), et il a fallu 40 ans au vaisseau spatial pour y arriver.

La solution pour arriver plus vite? Navigation solaire.

Les voiles solaires capturent l'élan de la lumière du soleil et utilisent cet élan comme propulsion. En utilisant cette technologie, un vaisseau spatial SGL volerait près du Soleil, prendrait de la vitesse et se lancerait vers les confins extérieurs de notre système solaire, faisant le voyage en seulement 25 ans.

Au lieu des gros engins spatiaux lourds utilisés dans le passé, les chercheurs envisagent de petites sondes résistantes qui pourraient attraper des roquettes dans l'espace avec d'autres missions pour réduire les coûts de lancement. Une possibilité consiste à utiliser des essaims de cubes de la taille d'une miche de pain, similaires à LightSail 2, qui pourraient s'auto-assembler pour créer un système optique unique plus grand. Si le vaisseau spatial est suffisamment bon marché, des missions pourraient être envoyées aux points focaux pour plusieurs exoplanètes.

Dans la région focale, la lumière de l'exoplanète serait étalée dans un cercle connu sous le nom d'anneau d'Einstein. L'anneau contiendrait 2 parties. Une partie proviendrait d'une seule portion de 10 x 10 kilomètres de l'exoplanète et ne donnerait qu'un seul pixel dans l'image finale. La partie contiendrait la lumière du reste de l'exoplanète. À mesure que le vaisseau spatial accélère dans la région focale, il devrait se déplacer à l'aide de propulseurs ioniques miniatures – la lumière du soleil serait trop faible pour que le soleil vole à cette distance – pour changer la partie de l'exoplanète mise au point.

Avec les bonnes optiques, prendre 1 million de photos des anneaux de différents endroits pourrait donner une image similaire à celle prise de la Lune par les astronautes d'Apollo 8 en 1968, et capturer des caractéristiques de surface aussi petites que 10 kilomètres de diamètre.

Le plan audacieux de voir les continents et les océans sur une autre Terre

Lorsque les astronautes d'Apollo 8 Bill Anders, Frank Borman et Jim Lovell ont contourné la face cachée de la Lune, ils sont devenus les premiers humains à assister à une mise à la terre au-dessus d'une surface extraterrestre. L'image emblématique a été publiée pour la première fois le 30 décembre 1968. Crédit: NASA / Seán Doran

Est-ce faisable?

Les défis technologiques pour SGL sont pour le moins intimidants. Pour commencer, il y a la question de la navigation précise, des communications sur de longues distances et de la nécessité d'un pare-soleil pour empêcher la lumière de notre propre soleil d'entrer dans le télescope. Un coronographe serait également nécessaire pour bloquer la lumière de l'étoile du parent exoplanète.

La NASA croit suffisamment en ce concept pour lui avoir récemment accordé une subvention de 2 millions de dollars de son programme NIAC (NASA Innovative Advanced Concepts). Le NIAC, qui existe depuis 1998, fournit des capitaux d'amorçage pour aider les idées innovantes à sortir de la planche à dessin. SGL n'est que la troisième étude de l'histoire du programme à atteindre la troisième phase du projet.

Le succès du projet peut être dans son équipe diversifiée, une approche unique pour les projets du NIAC. L'effort de coopération comprend plusieurs chercheurs du JPL et de plusieurs universités, dont l'UCLA, l'Université d'Arizona et l'Université Wesleyan. Les sociétés spatiales Aerospace Corporation et NXTRAC Inc. sont impliquées, toutes deux spécialisées dans la conception de missions et les analyses techniques. Cet effort multi-organisationnel rassemble les dernières innovations technologiques, telles que les technologies de pointe dans les voiles solaires, l'intelligence artificielle, les nanosatellites et le vol en formation.

"Une mission comme SGL peut conduire à une transformation de la façon dont nous explorons l'espace", a déclaré Thomas Heinsheimer, le co-chef technique de la mission SGLF du partenaire Aerospace Corporation, "en partant du grand vaisseau spatial coûteux qui nous a bien servi dans le passé, à des essaims de petites embarcations, travaillant ensemble, pour faire de nouvelles découvertes loin de la Terre. SGL crée une architecture d'exploration pour de nombreuses organisations spatiales afin de travailler ensemble pour répondre à une question inspirante: "Sommes-nous seuls dans l'univers?"

Turyshev estime que la génération actuelle pourrait être en mesure de répondre à cette question, SGL servant de «point focal» pour aider à transformer l'industrie spatiale en une entreprise plus coopérative.

"SGL pourrait fournir ce point à de multiples efforts technologiques pour vraiment nous pousser à faire ce premier pas en dehors du système solaire", a-t-il déclaré. "Les technologies nécessaires existent déjà, mais le défi est de savoir comment utiliser ces technologies, comment accélérer leur développement, puis comment les utiliser au mieux. Je pense que nous sommes au début d'une période passionnante dans l'espace l'industrie, où se rendre à SGL serait pratique et scientifiquement passionnant. "


La NASA sélectionne des concepts technologiques à un stade précoce pour une nouvelle étude continue


Fourni par
Société planétaire

Citation:
                                                 Le plan audacieux de voir les continents et les océans sur une autre Terre (2020, 22 mai)
                                                 récupéré le 22 mai 2020
                                                 depuis https://phys.org/news/2020-05-bold-continents-oceans-earth.html

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