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    Des astronomes construiront un télescope spatial pour explorer les étoiles proches

    Le télescope spatial SPARCS est CubeSat qui sera construit à l'ASU à partir de six modules cubiques, chacun environ quatre pouces de côté. Le plan est que les étudiants participent à la conception et à la construction du vaisseau spatial pour offrir des opportunités d'éducation et de formation pour devenir de futurs ingénieurs, scientifiques, et les chefs de mission. Crédit :Université d'État de l'Arizona

    En 2021, un vaisseau spatial de la taille d'une boîte Cheerios transportera un petit télescope en orbite terrestre dans le cadre d'une mission inhabituelle. Sa tâche est de surveiller les éruptions et les taches solaires des petites étoiles afin d'évaluer à quel point l'environnement spatial est habitable pour les planètes en orbite autour d'elles.

    Le vaisseau spatial, connu sous le nom de Star-Planet Activity Research CubeSat, ou SPARCS pour faire court, est un nouveau télescope spatial financé par la NASA. La mission, y compris la conception d'engins spatiaux, l'intégration et la science qui en découle, est dirigé par l'École d'exploration de la Terre et de l'espace (SESE) de l'Université d'État de l'Arizona.

    "C'est une mission à la frontière de l'astrophysique et de l'astrobiologie, " a déclaré Evgenya Shkolnik, professeur assistant à SESE et chercheur principal pour la mission SPARCS. "Nous allons étudier l'habitabilité et l'environnement à haute énergie autour des étoiles que nous appelons les naines M."

    Elle a annoncé la mission le 10 janvier, 2018, à la 231e réunion de l'American Astronomical Society, à Washington, D.C.

    Les étoiles sur lesquelles SPARCS se concentrera sont petites, faible, et frais par rapport au soleil. Ayant moins de la moitié de la taille et de la température du soleil, ils brillent avec à peine un pour cent de sa luminosité.

    Le choix des étoiles cibles pour SPARCS peut sembler contre-intuitif. Si les astronomes recherchent des exoplanètes dans des environnements habitables, pourquoi s'embêter avec des étoiles si différentes du soleil ? Une réponse réside dans les chiffres.

    Commencer avec, Les nains M sont extrêmement communs. Ils constituent les trois quarts de toutes les étoiles de notre galaxie de la Voie lactée, surpassant en nombre les étoiles semblables au soleil 20 à 1.

    Les astronomes ont découvert que pratiquement chaque étoile naine M a au moins une planète en orbite, et environ un système sur quatre possède une planète rocheuse située dans la zone habitable de l'étoile. C'est la région potentiellement favorable à la vie où les températures ne sont ni trop chaudes ni trop froides pour la vie telle que nous la connaissons, et de l'eau liquide pourrait exister à la surface de la planète.

    Parce que les nains M sont si nombreux, les astronomes estiment que notre galaxie à elle seule contient environ 40 milliards, c'est-à-dire des milliards avec un B, de planètes rocheuses dans des zones habitables autour de leurs étoiles. Cela signifie que la plupart des planètes de la zone habitable de notre galaxie sont en orbite autour de naines M. En réalité, le plus proche, surnommé Proxima b, se trouve à seulement 4,2 années-lumière, qui est à notre porte en termes astronomiques.

    Alors que les astronomes commencent à explorer l'environnement des exoplanètes qui habitent dans les zones habitables d'autres étoiles, Les étoiles naines M figurent en grande partie dans la recherche.

    Prendre le pouls des stars actives

    Selon Shkolnik, tandis que les étoiles naines M sont petites et fraîches, ils sont plus actifs que le soleil, avec des fusées éclairantes et autres explosions qui projettent un rayonnement puissant dans l'espace autour d'eux. Mais personne ne sait exactement à quel point ces petites étoiles sont actives. Au cours de sa mission nominale d'un an, SPARCS regardera les étoiles cibles pendant des semaines dans l'espoir de résoudre le puzzle.

    Le cœur de la sonde spatiale SPARCS sera un télescope d'un diamètre de 9 centimètres, ou 3,6 pouces, plus une caméra avec deux détecteurs sensibles aux ultraviolets qui seront développées par le Jet Propulsion Laboratory de la NASA. Le télescope et la caméra seront optimisés pour les observations utilisant la lumière ultraviolette, qui affecte fortement l'atmosphère de la planète et son potentiel à abriter la vie à la surface.

    "Les gens surveillent les naines M du mieux qu'ils peuvent dans la lumière visible. Mais les éruptions les plus fortes des étoiles se produisent principalement dans l'ultraviolet, que l'atmosphère terrestre bloque principalement, " a déclaré Shkolnik.

    Bien que le télescope spatial Hubble en orbite puisse voir les étoiles aux longueurs d'onde ultraviolettes sans entrave, son programme d'observation surchargé ne lui permettrait de consacrer que les plus brefs efforts aux nains M.

    "Hubble nous fournit beaucoup de détails sur quelques étoiles sur une courte période. Mais pour comprendre leur activité, nous avons besoin de longs regards sur de nombreuses étoiles au lieu d'instantanés de quelques-unes, " dit Shkolnik.

    L'exoplanète la plus proche de la Terre est Proxima b, à seulement 4,2 années-lumière. Proxima b orbite autour d'une étoile naine rouge, l'un des milliards de la Voie lactée. Parce que les naines rouges sont généralement accompagnées de systèmes planétaires, ces étoiles sont la cible d'une nouvelle mission de télescope spatial dirigée par l'ASU qui déterminera l'habitabilité de l'environnement spatial pour toutes les exoplanètes qui les orbitent. Crédit :Observatoire européen austral

    La capture de longues observations de naines M permettra aux astronomes d'étudier comment l'activité stellaire affecte les planètes en orbite autour de l'étoile.

    "Non seulement les nains M sont plus actifs que le soleil quand ils sont vieux, ils restent plus actifs plus longtemps, " a déclaré Shkolnik. " Au moment où il avait 10 millions d'années, le soleil était devenu beaucoup moins actif et il n'a cessé de diminuer depuis. Mais les nains M peuvent rester actifs pendant 300 à 600 millions d'années, avec certaines des plus petites étoiles M s'embrasant souvent essentiellement pour toujours."

    Construire local, voler dans le monde

    SPARCS suivra les traces d'autres instruments spatiaux et sondes provenant de SESE. Déjà en route vers l'astéroïde Bennu (arrivée en août 2018) se trouve le spectromètre d'émission thermique OSIRIS-REx (OTES).

    Dans le pipeline sont le Phoenix CubeSat (construit par une équipe d'étudiants pour étudier les effets climatiques locaux des villes sur Terre), LunaH-Map (pour mesurer l'hydrogène lunaire comme proxy de l'eau), l'Europa Thermal Emission Imaging System (pour rechercher des anomalies de température sur la lune Europa de Jupiter), le Lucy Thermal Emission Spectrometer (pour mesurer les propriétés de surface parmi la famille d'astéroïdes troyens de Jupiter), et Psyché, une mission pour étudier un astéroïde fait entièrement de nickel et de fer.

    Comme LunaH-Map, SPARCS est un CubeSat construit de six unités cubiques, chacun environ quatre pouces de côté. Ceux-ci sont réunis pour former un vaisseau spatial de deux unités de large sur trois de long dans ce qu'on appelle un vaisseau spatial 6U. Les panneaux solaires s'étendent comme des ailes à une extrémité.

    « En taille et en forme, SPARCS ressemble le plus à une boîte familiale de Cheerios, " a déclaré Shkolnik.

    Le vaisseau spatial contiendra trois grands systèmes :le télescope, l'appareil photo, et les logiciels opérationnels et scientifiques. Avec Shkolnik, les astronomes SESE Paul Scowen, Daniel Jacobs, et Judd Bowman supervisera le développement du télescope et de la caméra, ainsi que le logiciel et l'ingénierie des systèmes pour tout rassembler.

    Le télescope utilise un système de miroir avec des revêtements optimisés pour la lumière ultraviolette. Avec la caméra, le système peut mesurer de très petits changements dans la luminosité des étoiles naines M pour mener à bien la science principale de la mission. L'instrument sera testé et calibré à l'ASU en vue du vol avant d'être intégré au reste de l'engin spatial.

    "Nous aurons des communications radio limitées avec SPARCS, nous prévoyons donc de faire pas mal de traitement de données à bord à l'aide de l'ordinateur central, " a déclaré Jacobs. " Nous allons écrire ce logiciel ici à ASU, en utilisant un prototype du vaisseau spatial et de la caméra pour tester notre code."

    Après le lancement, Jacobs a déclaré que l'équipe effectuera des opérations scientifiques à l'ASU, connexion à SPARCS via un réseau mondial de stations au sol.

    Un élément clé du plan de mission, Shkolnik a dit, est d'impliquer les étudiants diplômés et de premier cycle dans divers rôles. Cela leur donnera des opportunités d'éducation et de formation pour devenir de futurs ingénieurs, scientifiques, et les chefs de mission.

    « Le rythme rapide du développement (du laboratoire au lancement peut être aussi court que quelques années) fonctionne bien avec les délais des étudiants, " a déclaré Shkolnik. " Ils peuvent y travailler, indemnite, pendant qu'ils sont ici à l'ASU."

    Petit paquet, grande science

    Rejoindre ASU dans la mission SPARCS sont des scientifiques de l'Université de Washington, l'Université de l'Arizona, Observatoire Lowell, l'Institut de recherche du Sud-Ouest, et le Jet Propulsion Laboratory de la NASA.

    "La mission SPARCS montrera comment, avec la bonne technologie, les petits télescopes spatiaux peuvent répondre à de grandes questions scientifiques, " a déclaré Shkolnik.

    Ceux-ci inclus, elle a dit, « Quelle est la probabilité que nous, humains, soyons seuls dans l'univers ? Où devrions-nous chercher des planètes habitables ? Et pouvons-nous trouver une compréhension nouvelle et plus fructueuse de ce qui rend un système d'exoplanètes habitable ?


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