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Il est temps que la NASA construise un télescope « Cosmic Dawn » sur la Lune, et elle a le choix entre quatre plans étonnants

by Nouvelles

Faisons de l’astronomie depuis la Lune. Poussé par le s’effondrer de la Arecibo radiotélescope à Porto Rico, la dégradation continue du ciel nocturne par la pollution lumineuse et l’ère à venir des méga-constellations de satellites sont quatre projets qui cherchent à emmener l’astronomie de l’autre côté de la Lune.

L’astronomie lunaire est une idée qui existe depuis les années 1960, mais de nouvelles ingénieries et technologies font enfin de l’astronomie sur la Lune une possibilité réelle.

Pourquoi s’embêter? À environ 240 000 miles/380 000 kilomètres de la Terre, des observations peuvent être faites par radio basse fréquence dans des conditions radio-silencieuses et également dans la lumière ultraviolette – quelque chose bloquée par l’atmosphère terrestre – qui pourrait aider à révéler le cosmos primitif inexploré. Et comme il faut 27 jours à la Lune pour orbiter autour de la Terre, un télescope serait dans l’obscurité pendant la moitié du mois et serait capable d’observer le même objet pendant près de deux semaines à la fois.

L’astronomie a été faite avant les deux par les astronautes d’Apollo et, depuis 2013, par les rovers chinois Chang-e. La NASA devrait-elle maintenant s’engager à construire le prochain grand observatoire spatial sur la surface lunaire ?

Voici tout ce que vous devez savoir sur le radiotélescope Lunar Crater, l’Ultimately Large Telescope, FarView et l’Observatoire lunaire à ondes gravitationnelles pour la cosmologie, quatre concepts étonnants pour les télescopes de la face cachée de la Lune :

1. Radiotélescope du cratère lunaire

Type : radiotélescope (réflecteur parabolique)

Taille : un demi-mile/1 kilomètre de large

Emplacement proposé : cratère de 700 m de profondeur sur la face cachée de la Lune

Le récipiendaire en avril dernier d’une subvention de 500 000 $ Phase II de la NASA Concepts avancés innovants est le radiotélescope du cratère lunaire. Le publié est l’idée originale de Saptarshi Bandyopadhyay, un technologue en robotique au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie, le LCRT est un concept de la NASA à un stade précoce pour un radiotélescope dans un cratère de l’autre côté de la Lune.

Le LCRT est conçu pour mesurer les ondes radio à grande longueur d’onde générées par les « âges sombres », les quelques centaines de millions d’années après le Big Bang, mais avant la formation des étoiles. Ils sont réfléchis par l’ionosphère terrestre.

“Les radiotélescopes sur Terre ne peuvent pas voir les ondes radio cosmiques à environ 33 pieds/10 mètres ou plus à cause de notre ionosphère, il y a donc toute une région de l’Univers que nous ne pouvons tout simplement pas voir”, a déclaré Bandyopadhyay. “Mais les idées précédentes de construction d’une antenne radio sur la Lune étaient très gourmandes en ressources et compliquées, nous avons donc été obligés de proposer quelque chose de différent.”

Le plan de Bandyopadhyay est de créer une antenne de plus d’un demi-mile/1 kilomètre de large dans un cratère de plus de 2 miles/3 kilomètres de large. « Notre récepteur se trouve à l’intérieur d’un cratère de 700 m de profondeur. Nous suspendons à la fois le récepteur et le maillage – le réflecteur – à l’intérieur du cratère. Le maillage se trouve au fond du cratère et le récepteur se trouve à 500 m au-dessus, mais toujours à 200 m sous le bord du cratère », a déclaré Bandyopadhyay. « Nous pouvons tout suspendre – et la suspension sur la Lune est beaucoup plus facile car elle a un sixième de la gravité de la Terre. »

Cela évite immédiatement les gros problèmes de construction. Le maillage est maintenu en 16 points autour de la jante et la densité est telle qu’il maintient passivement la forme parabolique souhaitée.

Le LCRT serait fabriqué à partir d’un mince treillis métallique emmené sur la Lune par un vaisseau spatial avec une flotte de JPL Les rovers DuAxel. Attachés ensemble, l’un de ces rovers en deux parties agirait comme une ancre au bord du cratère tandis que l’autre s’enfoncerait dans le cratère pour connecter les câbles.

Même si le projet n’aboutit pas à un LCRT achevé, il devrait aider à développer la technologie robotique capable de construire des structures extraterrestres.

2. Le télescope ultime

Type : optique (miroir liquide cryogénique rotatif)

Taille : 328 pieds/100 mètres

Emplacement proposé : un cratère au pôle nord ou sud de la Lune

Aucun télescope ne peut étudier les premières étoiles de l’Univers… sauf une. Mis de côté par la NASA il y a une décennie, il y a eu un regain d’intérêt pour l’Ultimately Large Telescope (ULT), une vision ambitieuse de la « technologie du milieu du siècle ».

Publié dans Le Journal d’Astrophysique par un groupe d’astronomes de l’Université du Texas à Austin, il est proposé que l’ULT—une version agrandie des années 2006 Télescope lunaire à miroir liquide (LLMT)– pourrait être assez puissant pour détecter la lumière d’une époque où il n’y avait pas de galaxies, juste des étoiles il y a environ 13 milliards d’années. Elles sont connues sous le nom d’étoiles de Population III – et la « première lumière » – et pourraient être 100 fois plus grandes que notre Soleil.

L’ULT pointerait à tout moment le zénith d’un cratère au pôle nord ou sud de la Lune qui est en permanence dans l’ombre. Alimenté par des panneaux solaires à un autre endroit en plein soleil, il fonctionnerait de manière autonome et renverrait ses données sur Terre via un satellite relais en orbite.

Au lieu d’utiliser du verre, pour réduire le poids, il est proposé que le miroir blindé du LCRT soit fabriqué à partir d’un liquide métallique réfléchissant qui tournerait en permanence pour conserver sa forme paraboloïde. Cependant, les auteurs craignent que la poussière lunaire puisse affecter les observations, des tests in situ seraient donc nécessaires.

3. Vue lointaine

Type : 100 000 antennes radio dipôles

Taille : 12,4 milles carrés 2/20 kilomètres carrés

Emplacement proposé : une zone plate proche du centre de la Lune

Un autre radiotélescope lunaire dont l’étude la plus approfondie est financée par la NASA Concepts avancés innovants subvention — dans ce cas une phase I de 125 000 $ — est FarView.

Un partenariat entre l’Université du Colorado et Lunar Resources, Houston, FarView serait un réseau de centaines de kilomètres de 100 000 antennes radio (un peu comme les anciennes antennes de télévision) fabriquées par des robots sur la Lune à l’aide de matériaux extraits de celle-ci. Il créera un interféromètre avec une zone d’observation totale de plus de 250 miles/400 kilomètres – et il pourrait être prêt à fonctionner d’ici le début des années 2030.

« FarView sera l’observatoire astronomique le plus sensible de l’histoire… et nous pouvons le construire en utilisant presque exclusivement des matériaux lunaires », a déclaré le Dr Ronald Polidan, chercheur principal de FarView et directeur des programmes chez Lunar Resources Inc. « Nos deux technologies clés sont le notre capacité à extraire les métaux de matériaux riches en oxydes, tels que le régolithe lunaire, et notre capacité à prendre ces métaux, à les évaporer et à construire des structures avec eux.

Lunar Resources est une entreprise industrielle spatiale spécialisée dans l’extraction de ressources lunaires et les technologies de fabrication dans l’espace. “Avec ces technologies, nous pouvons construire des structures physiques, des antennes, le câblage et tout ce qui va avec”, a déclaré Polidan. “Nous devons donc emporter très peu de la Terre avec nous – nous pouvons produire in situ tout ce dont nous avons besoin.”

Le plan est d’envoyer un petit rover pour aller poser une seule antenne à la surface pour voir comment elle fonctionne, en ajoutant quelques autres lors des visites suivantes. « Grâce à l’utilisation des ressources sur la Lune, nous pourrions construire FarView à environ 10 % de le télescope James Webb coûter et fonctionner pendant plus de 50 ans. Cela change la donne », a déclaré le Dr Alex Ignatiev, directeur de la technologie de Lunar Resources.

Bien que, comme le LCRT, il soit capable d’explorer les « âges sombres » cosmiques, on espère que FarSide sera également utile pour les prévisions météorologiques spatiales, détecter les orages sur les planètes proches et détecter les champs magnétiques autour des exoplanètes lointaines.

4. Observatoire lunaire à ondes gravitationnelles pour la cosmologie

Type : interféromètre

Taille : à confirmer

Emplacement proposé : la Lune

La semaine dernière, une étude a été publié qui plaident en faveur d’un onde gravitationnelle infrastructure d’une sensibilité sans précédent à la surface de la lune pour débloquer une « nouvelle physique ». Les ondes gravitationnelles sont des perturbations de la courbure de l’espace-temps et pourraient aider les astronomes à mesurer le taux d’expansion de Hubble, c’est-à-dire la vitesse à laquelle l’Univers s’étend.

Un observatoire lunaire à ondes gravitationnelles pour la cosmologie profiterait du manque d’atmosphère de la Lune et de son activité sismique importante pour analyser les fusions de trous noirs, d’étoiles à neutrons et de matière noire dans 70 % de l’Univers observable.

“L’un des spectres d’ondes gravitationnelles les plus difficiles peut être mieux mesuré à partir de la surface lunaire, ce qui semble jusqu’à présent impossible depuis la Terre ou l’espace”, a déclaré l’auteur principal Karan Jani, astrophysicien à l’Université Vanderbilt de Nashvile, Tennessee. “Contrairement aux missions spatiales qui ne durent que quelques années, le grand avantage d’investissement de GLOC est qu’il établit une base permanente sur la Lune d’où nous pouvons étudier l’Univers pendant des générations, littéralement l’intégralité de ce siècle.” Jani espère développer une mission d’exploration sur la Lune pour tester les technologies du GLOC.

La nouvelle physique et l’univers primitif nous appellent, et nous devons aller… sur la Lune.

Je vous souhaite un ciel dégagé et de grands yeux.

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