Un appareil photo dans l’espace pour photographier l’imphotographiable | Science

La tâche de l’équipe n’a pas été facile. Ces derniers mois, la société Satlantis a développé un appareil photo permettant de photographier la matière noire présente dans l’univers. En réalité, il existe quatre appareils de haute précision qui se complètent, dont deux à lumière infrarouge, à bord d’un satellite de 300 kilogrammes. Ces caméras observeront les structures autour des petites galaxies pour étudier la répartition de cette matière, d’ailleurs invisible.

Le projet s’appelle ARRAKIHS (Analyse des restes résolus de galaxies accrétées comme instrument clé pour les relevés de halos). Il s’agit de la première mission scientifique de l’Agence spatiale européenne (ESA) coordonnée et dirigée par l’Espagne. De plus, il présente une autre particularité : « Nous sommes habitués à ce que les scientifiques définissent le défi et consultent ensuite l’industrie. Mais dans ce cas, nous allons de pair depuis le début », explique Juan Tomás Hernani, fondateur et PDG de Satlantis, la société responsable des composants centraux du système satellitaire – la charge utile – et du développement du système. appareils photo.

Cette entreprise située à Leioa (Bizkaia) ne part pas de zéro. L’entreprise possède une décennie d’expérience dans l’observation de la Terre grâce à ces appareils. Par exemple, dans la détection de fuites de méthane ou dans l’évaluation des signatures spectrales d’incendies. Désormais, ses caméras tourneront à 180 degrés et se concentreront sur les galaxies « proches », situées entre 82 et 130 millions d’années-lumière.

« Nous devons placer le satellite suffisamment loin de la Terre pour que la lumière de l’albédo ne nous dérange pas. Le point choisi est à 800 kilomètres de la surface, sur une orbite haute pour pouvoir corriger la vrille et toujours regarder la même étoile, toujours dos au Soleil », détaille ce responsable, ancien secrétaire d’État à Innovations (2009-2012).

Résolution de la caméra

Les optiques des caméras sont « super précises », grâce à leurs objectifs avec une tolérance d’un micron et 40 nanomètres de rugosité. « Si ces mêmes caméras étaient placées à 500 kilomètres de notre planète pour l’observer, elles nous fourniraient une résolution de 80 centimètres de pixel. On pourrait reconnaître, par exemple, une voiture ou des arbres fruitiers », explique Hernani.

Le Chef de Projet ARRAKIHS À l’ESA, Carlos Corral van Damme ajoute que « la clé de cette précision résidera dans la planification ». Depuis le principal centre de développement de satellites de l’agence, situé aux Pays-Bas, où elle dessert EL PAÍS, Van Damme explique que « la mission devra accumuler 150 heures d’observation dans au moins 75 galaxies proches pour connaître les structures du halo à très faible luminosité de la surface. Le processus serait plus ou moins similaire à celui qui se produit dans une photographie avec une très longue pose afin de pouvoir ainsi « obtenir un petit nombre de photons ». Seulement, dans ce cas, on parle de 900 poses par galaxie de 10 minutes chacune.

Le manque de connaissances sur la matière noire étonne et excite tout autant la communauté scientifique, déclare cet Espagnol d’origine belge. Également à un autre de ses compagnons de mission, Rafael Guzmán, revenu en Espagne en tant que leader du consortium responsable d’ARRAKIHS après trois décennies de carrière professionnelle en Californie et en Floride (États-Unis). “La matière noire reflète l’ignorance de ce que nous ignorons encore sur l’univers”, explique Guzmán.

Jusqu’à présent, la science connaît son existence « parce qu’elle répond aux lois de la gravitation ». Cet astrophysicien, également professeur-chercheur à l’Institut de physique de Cantabrie (IFCA), ajoute : “Nous ne pouvons pas le voir, mais nous pouvons étudier l’effet qu’il a sur des éléments composés d’atomes ou de molécules.” En d’autres termes, ces scientifiques déduiront les propriétés de la matière noire de son interaction avec les objets de matière normale.

Si tout se passe comme prévu, ils pourraient obtenir des résultats qui contredisent les preuves empiriques. Actuellement, les modèles standards de matière noire froide prédisent que les halos galactiques devraient avoir une structure beaucoup plus grumeleuse que celle observée. “S’ils sont exacts, 95 % de l’univers se trouve sous une forme inconnue et seulement 5 % correspondent à toutes les planètes, étoiles ou galaxies détectées”, souligne Guzmán. De la même manière, la matière noire permettrait également de déterminer, d’une part, l’âge de l’univers et, d’autre part, son avenir, c’est-à-dire « s’il s’étendra toujours ou s’il viendra un moment où il s’effondrera sur lui-même ». “

Le consortium de la mission ARRAKIHS est actuellement composé de cinq pays. La Suisse et la Suède se concentrent largement sur toute la partie théorique, y compris les modèles dont les prédictions seront testées dans cette mission. Les travaux de l’Autriche et de la Belgique sont liés à des systèmes d’instrumentation différents. La direction de tout ce travail revient à l’Espagne. Ce groupe international est composé de 120 professionnels répartis en trois pôles : d’une part, les astrophysiciens, physiciens et mathématiciens ; d’autre part, la communauté des ingénieurs issus de domaines très variés ; enfin, les scientifiques et gestionnaires qui coordonnent les travaux.

ARRAKIHS fait partie d’une des missions de classe Rapide de l’ESA. Ces tâches se caractérisent par un budget « faible » et par le fait qu’il ne s’écoule pas plus de 10 ans entre la sélection et le lancement, comme le précise ce chef de projet. En fait, en mars dernier, une étape importante a été franchie : l’ESA a approuvé l’achèvement de la phase A, consistant en une révision des instruments photographiques.

L’équipe travaille désormais pour réussir la phase B au premier semestre 2026. Pour ce faire, elle devra réaliser des prototypes des équipements et valider s’ils fonctionneraient dans les conditions extrêmes de la thermosphère, comme des températures allant jusqu’à 120 °C. en dessous de zéro. Le point de départ est que les caméras Satlantis ont déjà été validées dans l’espace. Le lancement du satellite est prévu pour 2030.

Van Damme attend également cet horizon avec impatience, sans perdre de vue les comptes du projet. «Le budget de l’ESA alloué à ARRAKIHS Il s’agit de 200 millions d’euros pour la construction du satellite et la préparation du segment sol, le lancement et les opérations de la mission”, révèle-t-il. Cependant, à ce montant, il faudrait ajouter le financement du développement de l’instrument « qui est supporté par l’Espagne et d’autres pays », et divers « coûts supplémentaires » qui seront assumés par le reste des consortiums. Pour cette raison, Van Damme n’ose pas donner de chiffre définitif, encore moins à ce stade de la mission.

Ce qui est clair, c’est qu’« il y a eu un désir clair de croissance et d’implication de l’Espagne dans le secteur spatial ». Depuis quelques années, il perçoit « un rôle plus protagoniste et plus actif dans de nombreuses missions, depuis les contributions jusqu’aux domaines de leadership », comme c’est le cas de ARRAKIHS.

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