Les missions scientifiques de grande envergure de l'ESA pour la période 2035-2050 se concentreront sur les lunes des planètes géantes du système solaire, les exoplanètes tempérées ou l'écosystème galactique, et de nouvelles sondes physiques de l'univers primitif.

« La sélection des thèmes de Voyage 2050 est un moment charnière pour le programme scientifique de l'ESA, et pour la future génération de scientifiques et d'ingénieurs spatiaux, " dit Günther Hasinger, Directeur scientifique de l'ESA.

"Maintenant que Cosmic Vision a pris forme avec un plan clair pour nos missions jusqu'au milieu des années 2030, nous devons commencer à planifier la science et la technologie dont nous aurons besoin pour les missions que nous voulons lancer dans des décennies, et c'est pourquoi nous définissons aujourd'hui les thèmes scientifiques de haut niveau du plan Voyage 2050."

Un appel à idées pour Voyage 2050 a été lancé en mars 2019, générer près de 100 idées diverses et ambitieuses, qui ont ensuite été distillés dans un certain nombre de thèmes scientifiques. Des équipes thématiques, comprenant de nombreux jeunes scientifiques en début de carrière dans un large éventail de domaines d'expertise en sciences spatiales, ont procédé à une première évaluation des thèmes et ont présenté leurs conclusions à un comité scientifique supérieur. Ce comité a été chargé par le directeur de recommander non seulement des thèmes scientifiques pour les trois prochaines missions de grande classe suivant le Jupiter Icy Moons Explorer, Athéna et LISA, mais aussi d'identifier des thématiques potentielles pour de futures missions de classe moyenne, et recommander des domaines de développement technologique à long terme au-delà de la portée de Voyage 2050. Les thèmes scientifiques ont été sélectionnés par le comité du programme scientifique de l'ESA lors d'une réunion le 10 juin 2021. Les missions spécifiques elles-mêmes seront sélectionnées en temps voulu lorsque l'ESA publiera des appels individuels à propositions de missions.

"Le plan Voyage 2050 est le résultat d'un effort important de la communauté scientifique, des équipes thématiques, et du comité supérieur qui a contribué à un débat si vivant et productif pour arriver à cette proposition exceptionnelle, " dit Fabio Favata, Responsable de la Stratégie, Bureau de planification et de coordination. "Voyage 2050 met les voiles, et maintiendra l'Europe à la pointe de la science spatiale pour les décennies à venir."

Thèmes des missions

Les trois principales priorités pour les futures missions de grande classe sont identifiées comme suit :

Lunes des planètes géantes

Étudier le potentiel d'habitabilité des mondes de notre système solaire est essentiel pour comprendre l'émergence de la vie, et est particulièrement pertinent dans la recherche de planètes semblables à la Terre au-delà de notre système solaire. S'appuyant sur l'héritage de la mission internationale Cassini-Huygens vers Saturne et du prochain Jupiter Icy Moons Explorer de l'ESA, une future mission du système solaire externe avec une instrumentation avancée se concentrerait sur l'étude de la connexion des intérieurs lunaires océaniques avec leurs environnements proches de la surface, essayant également de rechercher des biosignatures possibles. Le profil de la mission peut inclure une unité in-situ, comme un atterrisseur ou un drone.

Des exoplanètes tempérées à la Voie lactée

Notre Voie lactée contient des centaines de millions d'étoiles et de planètes ainsi que de la matière noire et de la matière interstellaire, mais notre compréhension de cet écosystème, un tremplin pour comprendre le fonctionnement des galaxies en général, est limité. Une compréhension détaillée de l'histoire de la formation de notre Galaxie, y compris ses « régions cachées, " est la clé de notre compréhension des galaxies en général. En même temps, la caractérisation des exoplanètes tempérées dans le moyen infrarouge, à travers un premier spectre d'émission thermique directe des atmosphères d'exoplanètes pour mieux comprendre si elles abritent des conditions de surface réellement habitables, serait une percée exceptionnelle.

Alors que le sujet des exoplanètes est considéré comme une priorité scientifique élevée, consolider le leadership de l'Europe dans le domaine des exoplanètes au-delà de la vie de Khéops, Platon et Ariel, un choix éclairé entre une étude des régions les moins accessibles de notre Galaxie et l'étude des exoplanètes tempérées doit être fait en impliquant la communauté scientifique intéressée pour évaluer la probabilité de succès et la faisabilité des missions dans les grandes conditions limites de mission.

Nouvelles sondes physiques de l'univers primitif

Comment l'univers a-t-il commencé ? Comment les premières structures cosmiques et les trous noirs se sont-ils formés et ont-ils évolué ? Ce sont des questions en suspens en physique fondamentale et en astrophysique qui pourraient être abordées par des missions exploitant de nouvelles sondes physiques, comme la détection d'ondes gravitationnelles avec une grande précision ou dans une nouvelle fenêtre spectrale, ou par spectroscopie de haute précision du fond diffus cosmologique, le rayonnement relique laissé par le Big Bang. Ce thème fait suite à la percée scientifique de Planck et au retour scientifique attendu de LISA, et tirerait parti des progrès réalisés dans l'instrumentation pour ouvrir un immense espace de découverte. Des études complémentaires et des interactions avec la communauté scientifique seront nécessaires pour converger vers une mission abordant ce thème.

Un avenir radieux pour les missions de classe moyenne

Les missions de classe moyenne sont un élément clé du programme scientifique de l'ESA et permettent à l'Europe de mener des missions autonomes qui répondent à d'importantes questions scientifiques avec des enveloppes de coûts relativement modestes. Vénus Express, Mars Express et le futur Euclide, Platon, et les missions Ariel sont des exemples du passé de l'ESA, missions de classe moyenne actuelles et futures.

Le comité Voyage 2050 a identifié des thèmes dans tous les domaines des sciences spatiales, de la science du système solaire à l'astrométrie, astronomie, l'astrophysique et la physique fondamentale, montrant que la science de pointe peut continuer à être réalisée dans le plafond des coûts de la mission de classe moyenne. Les missions moyennes continueront d'être sélectionnées par le biais de futurs « appels à mission » ouverts.

Les missions de classe moyenne ouvrent également la voie à la participation de l'Europe à des missions ambitieuses avec des partenaires internationaux. Cela pourrait inclure une contribution aux observatoires d'astronomie de la prochaine génération de la NASA, un peu comme le partenariat actuel du télescope spatial James Webb, ou aux futures missions du système solaire extérieur, par exemple.

Développement technologique pour le siècle prochain

En discutant des grands thèmes possibles de la mission, le comité Voyage 2050 a identifié plusieurs domaines où le retour scientifique serait exceptionnel mais la technologie n'atteindrait pas la maturité à l'horizon de Voyage 2050. Le comité a donc recommandé d'investir dans un certain nombre de technologies afin que ces thèmes puissent devenir une réalité au second semestre de ce siècle. Cela couvre des sujets tels que l'interférométrie à atomes froids pour le développement d'horloges atomiques, permettant l'interférométrie à rayons X pour l'étude future d'objets compacts comme les trous noirs, et développements pour les futures missions planétaires :en particulier de meilleures sources d'énergie pour permettre l'exploration du système solaire externe, et les progrès réalisés dans la collecte et le stockage d'échantillons cryogéniques de glaces cométaires pour une future mission de retour d'échantillons.

Pourquoi planifier maintenant ?

La planification à long terme est essentielle pour assurer le succès des futures entreprises scientifiques spatiales. Cosmic Vision 2015-2025 est le cycle de planification actuel des missions scientifiques spatiales de l'ESA. Il a été créé en 2005, et est antérieur au plan Horizon 2000 élaboré en 1984, et Horizon 2000 Plus, qui a été élaboré en 1994-95. Pour mettre ces plans en contexte, la chasse aux comètes Rosetta et son atterrisseur Philae, et la "machine à remonter le temps" Planck et l'observatoire d'astronomie Herschel ont tous commencé leur vie à Horizon 2000. Gaia, Lisa Pathfinder et BepiColombo ont tous été conçus dans Horizon 2000 Plus. Les missions Cosmic Vision viennent de se réaliser aujourd'hui :la mission exoplanète Khéops lancée en 2019, et Solar Orbiter en 2020. Jupiter Icy Moons Explorer, Athena et LISA sont toutes des missions de grande classe dans le plan Cosmic Vision. Les grandes missions en particulier nécessitent un développement technologique important, ce qui prend souvent plusieurs années. Par conséquent, il est important de commencer à définir la technologie nécessaire bien à l'avance, pour s'assurer que le programme scientifique de l'ESA peut assurer une classe mondiale, série prospective de missions pour les générations futures.

Ainsi, il est temps de regarder au-delà de la vision cosmique, à la période 2035-2050 - et même au-delà - avec le plan Voyage 2050.