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Une équipe de la Nasa travaille à mettre au point un gigantesque ballon avec pour ambition de mieux comprendre les processus de formation des étoiles. Alors qu'elle pourrait sembler désuète, la technologie offre de nombreux avantages dont les astronomes comptent bien tirer parti.
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[EN VIDÉO] Euso, le futur télescope de l’ISS, testé à bord d'un ballon Le module Euso est un nouveau type de télescope destiné à l’observation de l’atmosphère terrestre. Bientôt installé sur l’ISS, il a d'abord été testé par le Cnes lors d'un vol en ballon. Une expérience à découvrir ici en vidéo.
Trente ans que la Nasa mène un programme dédié aux ballons scientifiques. Chaque année, l'agence spatiale américaine lance ainsi entre 10 et 15 missions. Des missions moins chères que les missions spatiales. Et avec des délais raccourcis. Des missions aussi, qui permettent de prendre plus de risques technologiques. Comme ce sera le cas pour celle qui doit être lancée en décembre 2023 depuis l'Antarctique. La phase de conception vient de s'achever et d'ici quelques jours débuteront les premiers tests de fonctionnement.
Un ballon de 150 mètres de long qui flottera à quelque 40 kilomètres d'altitude. C'est environ quatre fois plus haut qu'un avion de ligne, mais encore assez éloigné des frontières de l'espace fixées à une centaine de kilomètres d'altitude. Sous le ballon, une gondole qui transportera un télescope composé d'une antenne parabolique de 2,5 mètres et d'une série de miroirs, lentilles et détecteurs. Objectif : mener des observations dans le domaine de l'infrarouge lointain, des longueurs d'onde bloquées par l'atmosphère de notre Terre, mais qui deviennent accessibles à cette altitude.
Le saviez-vous ?
Les instruments destinés à l’observation des infrarouges lointains doivent être maintenus à des températures très basses, proches du zéro absolu. En général, les ingénieurs ont recours à de l’hélium liquide pour maintenir ce type de température. Mais pour Asthros, ils ont fait le choix d’un refroidisseur cryogénique plus léger et ne limitant donc pas la durée de la mission.
« Avec Asthros -- pour Astrophysics stratospheric telescope for high spectral resolution observations at submillimeter-wavelenghts --, nous visons à faire des observations astrophysiques qui n'ont jamais été tentées auparavant. La mission ouvrira la voie à de futures missions spatiales en testant de nouvelles technologies et en formant la prochaine génération d'ingénieurs et de scientifiques », précise Jose Siles, ingénieur en chef du projet Asthros au Jet Propulsion Laboratory dans le communiqué de la Nasa.
A football stadium-sized balloon will carry a cutting-edge telescope into the stratosphere to observe light invisible to the naked eye. The ASTHROS mission could pave the way for future expeditions by testing new technologies. Here's how: http://go.nasa.gov/3jIJ7YS
Asthros sera notamment équipé d'un instrument destiné à mesurer la densité, le mouvement et la vitesse des gaz autour des étoiles nouvellement formées. Il réalisera ainsi des cartes 3D de quatre régions en particulier dont deux de formation d’étoiles au sein de la Voie lactée. Il pourra également, pour la première fois, y détecter deux types spécifiques d'ions azote qui indiqueraient que des vents stellaires ou des explosions de supernova ont remodelé des nuages de gaz.
Dans un processus connu sous le nom de rétroaction stellaire, de telles explosions violentes peuvent, sur des millions d'années, disperser le matériau environnant et empêcher la formation d'étoiles. Mais la rétroaction stellaire peut également provoquer l'agglutination des matériaux, accélérant la formation d'étoiles. Et c'est ce processus que les astronomes espèrent mieux comprendre grâce à Asthros. De quoi affiner ensuite les modèles d'évolution des galaxies. Car « la rétroaction stellaire est le principal régulateur de la formation d'étoiles tout au long de l'histoire de l'Univers », estime Jorge Pineda, chercheur principal du programme d'Asthros.
La mission dérivera pendant trois semaines au-dessus de l'Antarctique, dans les courants aériens. Une période pendant laquelle les astronomes pourront contrôler précisément la direction dans laquelle le télescope pointera et récupérer des données en temps réel. Une fois la mission terminée, le télescope sera ramené sur Terre grâce à un parachute. Il pourra ensuite être réutilisé.
[EN VIDÉO] Le cratère Jezero vu par la sonde Mars Express Survolez le cratère Jezero que va explorer Perseverance !
Voici le site où va atterrir dans sept mois le rover Perseverance de la mission Mars 2020. Cet ancien lac est très prometteur pour la première recherche de vie extraterrestre sur un autre monde.
Le 18 février 2021, après « sept minutes de terreur », le dernier-né des rovers de la Nasa, Perseverance, débarquera dans le cratère Jezero de 45 km de diamètre. Il a été choisi par les scientifiques après l'examen de plusieurs sites candidats, parce que c'était un lac rempli d'eau liquide pendant plusieurs millions d'années et alimenté par un fleuve.
Ces images du survol de Jezero ont été collectées par la sonde spatiale européenne Mars Express (ESA). L'ellipse jaune qui a été ajoutée marque l'endroit où sera déposé le rover de plus d'une tonne. À l'embouchure du fleuve qui s'y déversait.
Les caractéristiques géologiques du site offrent une des meilleures opportunités pour la science de découvrir des traces de vie éteintes enfouies dans les sédiments, si tant est que, bien sûr, Mars fût habitée. C'est loin d'être impossible car on sait aujourd'hui, notamment grâce au rover Curiosity, toujours actif sur les flancs du mont Sharp (montagne au centre du cratère Gale), que la Planète rouge était habitable durant une longue période. Les conditions étaient en effet favorables à l’émergence de formes de vie comme nous les connaissons, il y a plus de trois milliards et demi d'années. Mars était alors un monde plus chaud et humide.
Les premiers astronautes à avoir atteint la Station spatiale internationale à bord d'un appareil américain en presque 10 ans "espéraient" samedi pouvoir rentrer sur Terre ce week-end comme prévu malgré l'ouragan Isaias qui menace la Floride.
Image diffusée par la Nasa des astronautes américains Doug Hurley et Robert Behnken à bord de la capsule Crew Dragon de SpaceX après leur désarrimage de l'ISS, le 1er août 2020
NASA TV/AFP - HANDOUT
Les premiers astronautes à avoir atteint la Station spatiale internationale (ISS) à bord d'un appareil américain en presque 10 ans en sont repartis samedi, dans la capsule SpaceX, pour retourner sur Terre, malgré des risques d'ouragan en Floride.
"Et les voilà partis!", a tweeté la Nasa en annonçant que Bob Behnken et Doug Hurley avaient quitté l'ISS, après avoir diffusé des images montrant la capsule se détacher doucement et sans accroc de l'engin dans l'obscurité de l'espace.
Le désamarrage s'est fait dans les temps, autour de 23H34 GMT, deux mois après l'arrivée des deux hommes à bord de la capsule créée par la société de l'excentrique entrepreneur Elon Musk, a précisé l'agence spatiale américaine, ajoutant que celle-ci prenait "une trajectoire sûre".
L'amerrissage est prévu dimanche à 14H41 (18H41 GMT) dans le Golfe du Mexique. Il a été maintenu à l'ouest de la Floride, alors que la tempête tropicale Isaias, qui pourrait redevenir un ouragan, menace les côtes orientales de la péninsule du sud-est des Etats-Unis.
Un site au large de la ville de Pensacola (dans le nord de la Floride) a été retenu comme "prioritaire" pour l'amerrissage, avec une alternative en face de Panama City, si la mer était trop agitée ou les vents trop violents.
Quelques heures plus tôt, les deux astronautes avaient fait leurs adieux aux trois collègues qu'ils laissent derrière eux.
"Le plus difficile fut de nous mettre en orbite, mais le plus important est de nous ramener à la maison", a souligné Bob Behnken à quelques heures de l'échéance.
L'opération est en effet délicate, même si l'an dernier, la capsule Dragon a accompli cette mission à vide et sans incident. La rentrée atmosphérique testera la résistance du bouclier thermique. Ensuite, il faudra compter sur de grands parachutes pour ralentir la descente jusqu'à l'océan.
- Dinosaure en apesanteur -
S'adressant à son fils et à celui de son collègue, Bob Behnken a brandi un petit dinosaure coloré, choisi par les enfants pour les accompagner dans "cette mission historique" et qu'il a laissé voler en apesanteur pendant quelques instants.
"Tremor l'apatosaure rentre à la maison avec vos papas!", leur a-t-il lancé, entouré de ses deux collègues russes, Anatoly Ivanishin et Ivan Vagner, et du chef de la mission, le capitaine Chris Cassidy.
Image transmise par la Nasa de Robert Behnken (2e d) et Doug Hurley (d), à leur arrivée dans l'ISS, avec les autres astronautes de la station spatiale, le 31 mai 2020 (NASA TV/AFP/Archives - Handout)
"Nous disons au revoir à nos deux amis et collègues", a déclaré ce dernier, en se disant à la fois "triste" de les voir partir et "enchanté" que l'ISS ait de nouveaux moyens "d'amener et de faire repartir" des astronautes.
Bob Behnken et Doug Hurley sont devenus les premiers astronautes à être acheminés vers la Station spatiale internationale, à 400 km de la Terre, par une société privée, sous contrat avec la Nasa.
Le vol, dont le départ avait déjà été reporté à cause d'une météo changeante, a aussi marqué le premier vol habité lancé depuis les Etats-Unis depuis 2011, quand les navettes spatiales ont été arrêtées. Les Américains voyageaient depuis à bord de fusées russes.
La Nasa a chargé SpaceX, qui acheminait depuis 2012 des cargaisons vers l'ISS, de développer un nouveau taxi spatial, et si la mission actuelle est certifiée sûre, les Américains ne dépendront plus des Russes pour accéder à l'espace.
Pour trois milliards de dollars, accordés depuis 2011 dans le cadre d'un contrat à prix fixe, SpaceX a promis à la Nasa six allers-retours vers l'ISS, avec quatre astronautes à bord.
L'astronaute français Thomas Pesquet a fait savoir cette semaine qu'il voyagerait à son tour à bord du Crew Dragon de Space X pour sa seconde mission sur l'ISS au printemps 2021.
C'est un voyage de quelque 200 jours et 497 millions de kilomètres à parcourir qui attend le rover Perseverance de la Nasa. Après une première correction de trajectoire qui le mettra dans la bonne direction, ses journées seront monotones, rythmées par quelques vérifications routinières, jusqu'à son arrivée à proximité de la planète où il se préparera pour un atterrissage de précision inédit !
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[EN VIDÉO] 10 choses à savoir sur Perseverance et Ingenuity Découvrez le résultat de la mission de deux ans supervisée par la Nasa : Mars 2020 !
Le voyage interplanétaire est prévu pour durer environ 200 jours et bien que la distance entre la Terre et Mars soit de seulement 105 millions de kilomètres (au 20 juillet), la sonde devra parcourir quelque 497 millions de kilomètres avant d'atteindre la planète rouge ! Son arrivée sur Mars est prévue le 18 février dans le cratère Jezero où l'équipe de la mission est convaincue que ce site abrite de nombreux fossiles de micro-organismes, s'ils ont existé bien évidemment.
À proprement parler, la sonde ne sera pas lancée en direction de Mars ! En effet, comme chaque mission spatiale à destination de Mars, Perseverance doit se conformer aux règles internationales de la protection planétaire édictées par le Cospar (Committee on Space Research), qui stipule de ne pas lancer directement une sonde vers d'autres planètes ou lunes soupçonnées d'abriter une forme de vie ou présentant des conditions d’habitabilité. Si le lancement échoue ou si les opérateurs au sol perdent le contrôle de la sonde, il y a un risque qu'elle s'écrase sur sa cible et contamine la zone du crash. Il en va de même pour le lanceur pour lequel la Nasa et ULA n'appliquent évidemment pas les mêmes règles de propreté et de décontamination de ses différentes parties. Sa trajectoire pendant le lancement et surtout après la séparation de Perseverance ne doit pas l'amener sur une collision avec Mars.
Ce n'est seulement que lors de la première correction de trajectoire que le rover Perseverance sera mis sur une trajectoire de rencontre avec la planète Mars. Pendant le voyage interplanétaire, les contrôleurs au sol s'assureront régulièrement du bon fonctionnement des différents systèmes du rover et ses instruments. Pendant cette phase, trois corrections de trajectoire sont prévues.
La phase d'approche débutera 45 jours avant l'atterrissage de Perseverance. Si nécessaire, jusqu'à deux corrections de trajectoire pourraient être réalisées pour affiner l'itinéraire de la sonde avant d'effectuer son entrée dans l'atmosphère martienne dont le point d'entrée n'est évidemment pas choisi au hasard.
Le saviez-vous ?
Ce n'est pas la première fois qu'un lanceur Atlas est utilisé pour lancer une mission à destination de Mars. C'est la onzième fois. Et la cinquième fois si l'on compte seulement les Atlas V utilisés pour Mars Reconnaissance Orbiter (2005), Curiosity (2011), Maven (2013), InSight (2018) et Perseverance.
Pour poser Perseverance, la Nasa prévoit d'utiliser un système d'atterrissage similaire à celui de Curiosity mais avec comme grande différence que Perseverance réalisera un atterrissage de précision pour préparer le retour d'échantillons martiens. En effet, il pourra ouvrir son parachute au moment jugé le plus opportun en tenant compte de deux paramètres : sa position et sa vitesse. Cela doit contribuer à réduire l'ellipse d'atterrissage de plus de 50 % et donc viser un site d'atterrissage plus précis. Ce sera l'occasion de tester le « Range Trigger », une technique qui doit permettre de poser l'atterrisseur au plus près du point visé. Mais nous aurons l'occasion d'en reparler, notamment des sept minutes de terreur qui attendent chaque mission souhaitant se poser sur Mars...
[EN VIDÉO] Interview : comment mesurer les ondes gravitationnelles ? Les ondes gravitationnelles sont des déformations de l’espace-temps prédites par Einstein. Il serait possible de les mesurer avec des outils appropriés. L’éditeur littéraire Dunod a interviewé Pierre Binétruy, professeur au laboratoire Astroparticule et Cosmologie de l'université Paris Diderot, afin d’en savoir plus sur ces mystérieuses ondes et sur la façon dont on pourrait les détecter.
Les trous de ver permettraient de voyager dans le temps et dans l'espace entre les étoiles, toutefois, il ne s'agit pour le moment que de simples solutions mathématiques des équations d'Einstein. Mais, ils pourraient être bientôt détectés via les ondes gravitationnelles que peuvent observer Ligo et Virgo.
Toujours est-il que nous devons plusieurs prédictions spectaculaires à la théorie d'Einstein et qu'il en reste deux que l'on voudrait bien vérifier. C'est déjà le cas de la théorie du Big Bang qui stipule qu'il y a plus de 10 milliards d'années, l'Univers observable était plus petit, plus dense, plus chaud et sans atomes ni étoiles (elle ne dit rien sur un temps zéro ou une taille infinie pour le cosmos en entier). C'est le cas aussi pour les ondes gravitationnelles détectées directement sur Terre avec Ligo et Virgo.
La question de l'existence des trous noirs est très probablement réglée elle aussi, même si la prudence s'impose encore un peu. En tout cas, les observations de l'Event Horizon Telescope avec M87* et celles, plausibles, des modes quasi normaux des trous noirs sont plutôt très convaincantes. Rappelons sur ce dernier point que les trous noirs prédits par la théorie de la relativité générale peuvent vibrer en possédant un spectre de vibrations qui constitue une carte d'identité fiable, comme le sont les raies d'émissions des atomes d'un élément donné. Il est théoriquement possible de distinguer un trou noir, décrit par les équations d'Einstein, d'un trou noir décrit par une autre théorie relativiste de la gravitation (par exemple, tenseur-scalaire pour reprendre le jargon des physiciens théoriciens) avec ce spectre qui précisément est la marque de modes quasi normaux.
En outre, un objet compact, mais qui ne possède pas un horizon des événements, émettrait des ondes gravitationnelles différentes lors d'une collision. Or, l'existence d'un tel horizon est vraiment ce qui définit un trou noir.
Les trous de ver, des raccourcis dans le temps et l'espace
La dernière des prédictions de la théorie de la relativité générale que l'on aimerait bien tester est peut-être la plus fascinante de toutes, c'est celle des trous de ver et en particulier s'ils sont traversables. La première prédiction de l'existence de ces objets est ancienne car elle remonte au milieu des années 1930 et a été l'œuvre conjointe d'Albert Einstein et Nathan Rosen. Les trous de ver se comportent comme des ponts entre deux régions d'espace-temps, dans notre Univers ou entre lui et un autre. Une version traversable sans danger a été découverte vers la fin des années 1980 par le prix Nobel de physiqueKip Thorne, également pionnier de la détection des ondes gravitationnelles.
Les trous de ver traversables font rêver car ils permettraient de voyager entre les étoiles beaucoup plus vite que la lumière et même, ce qui est très problématique en raison des paradoxes que cela implique avec des voyages, également dans le temps, comme l'explique Jean-Pierre Luminet dans la vidéo ci-dessus.
Il existe des scénarios qui permettent d'imaginer comment et pourquoi des trous de ver auraient pu se former dans l'Univers primordial, au moment du Big Bang. En effet, certains scénarios cosmologiques faisant jouer un rôle important à des champs scalaires, peut-être en relation avec l'existence de l'énergie noire aujourd'hui ou d'une phase d'inflation dans l'univers primordial, permettent d'imaginer que des trous de ver sont apparus à ce moment-là. Les trous noirs supermassifs - dont on tente d'expliquer l'existence en les faisant croître à partir de « graines » qui seraient des trous noirs primordiaux nés de fluctuations de densité dans le contenu de l'Univers à sa naissance - pourraient en fait être des trous de ver primordiaux.
Des trous noirs nettement moins massifs, qui seraient en fait là aussi des trous de ver, pourraient aussi s'être formés de cette façon ou on pourrait imaginer que l'effondrement des étoiles ne donne pas toujours des trous noirs mais parfois aussi des trous de ver. Mais comment vérifier ces spéculations ?
Des ondes gravitationnelles caractéristiques pour un couple trou noir-trou de ver
L'astronomie gravitationnelle détient peut-être la réponse. La physique des trous de ver implique, comme pour les trous noirs, des signatures bien particulières dans les spectres des ondes de cette nouvelle astronomie. L'une d'elles vient d'être proposée par une équipe de théoriciens via un article en accès libre sur arXiv.
Les chercheurs ont considéré ce qui se passerait en particulier si un trou de noir et un trou de ver traversable formaient un système binaire. Tout comme dans le cas d'un trou noir binaire, le système émettrait des ondes gravitationnelles emportant de l'énergie et provoquant donc un rapprochement en spirale des deux objets relativistes de plus en plus rapide, accélérant aussi la perte d'énergie. Mais au lieu d'une fusion, le trou noir pourrait traverser le trou de ver pour ressortir de l'autre côté, dans notre Univers ou ailleurs.
L'entrée dans le trou de ver, ou sa sortie, serait déjà de toute façon la cause d'un signal sous forme d'ondes gravitationnelles bien distinct d'une fusion de trou noir bien classique et serait déjà détectable avec Ligo et Virgo, par exemple pour un trou noir de cinq masses solaires à plus d'un milliard d'années-lumière de la Voie lactée.
Mais il y aurait mieux. Une fois sorti du trou de ver, le trou noir resterait lié gravitationnellement avec lui et se mettrait à tourner en spirale jusqu'à la retraverser de nouveau. Le phénomène se répéterait jusqu'à ce que les pertes d'énergies sous forme d'ondes gravitationnelles l'amortissent et conduisent le trou noir à rester piégé dans la gorge du trou de ver traversable. Là aussi, un signal bien caractéristique serait produit.
Les trous de ver permettraient de voyager dans le temps et dans l'espace entre les étoiles mais il ne s'agit pour le moment que de simples solutions mathématiques des équations de la théorie de la relativité générale découvertes par Albert Einstein, Nathan Rosen et Kip Thorne en particulier.
Toutefois, en liaison avec un trou noir et formant un système binaire, ils pourraient être bientôt détectés via des ondes gravitationnelles que peuvent observer Ligo et Virgo.
Un scénario en ce sens fait intervenir un trou noir qui finit par être avalé par un trou de ver, ressort de l'autre côté de ce pont entre deux régions de l'espace-temps avant d'être avalé de nouveau, le processus se reproduisant un peu comme le ferait une bille oscillant dans une cuvette avant de s'immobiliser au centre du trou de ver et de cesser d'émettre des ondes gravitationnelles bien caractéristiques.
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