Les scientifiques de CU Boulder ont établi une feuille de route pour une décennie de recherche scientifique sur la lune.

Des équipes de l'université participeront à quatre missions spatiales à venir ou proposées qui cherchent à utiliser la lune comme un laboratoire unique pour scruter l'aube du cosmos, en collectant des données sans précédent sur une époque de la vie de l'univers avant la formation des premières étoiles. .

Le premier de ces efforts déploiera un instrument appelé Observations par ondes radio à la surface lunaire de la gaine photoélectronique (ROLSES). Son atterrissage sur la Lune est prévu dans un peu plus d'un an. Un autre implique un projet de satellite connu sous le nom de Dark Ages Polarimetry Pathfinder (DAPPER). Il pourrait être en orbite autour de la Lune à mi-parcours de la décennie.

"C'est une partie complètement inexplorée de l'univers primitif, que nous appelons l'âge des ténèbres, " dit Jack Burns, professeur au Département des sciences astrophysiques et planétaires du CU Boulder. "Nous n'avons aucune donnée de cette période et aucune perspective d'obtenir des données en utilisant des télescopes traditionnels comme le télescope spatial Hubble."

Burns a décrit les quatre missions lors d'une conférence virtuelle ce mois-ci lors de la réunion annuelle du Lunar Exploration Advisory Group (LEAG), un organe consultatif scientifique pour la NASA.

L'administrateur de la NASA Jim Bridenstine, qui a également assisté à la réunion, partagé dans l'excitation.

" L'une des missions qui m'excite vraiment est DAPPER, " a-t-il déclaré lors d'une conférence. "Nous allons pouvoir voir l'âge des ténèbres après le Big Bang et avant l'aube cosmique."

Deux atterrisseurs

Pour les brûlures, les prochaines années pourraient être les plus excitantes de sa carrière de plusieurs décennies.

Le scientifique, qui est également vice-président émérite des affaires académiques et de la recherche pour le système CU, a expliqué qu'aucune lumière visible n'existait dans l'univers pendant l'âge des ténèbres en raison du manque d'étoiles. Cette obscurité totale, qui a duré environ 180 millions d'années, rend cette période impossible à étudier pour les astrophysiciens aujourd'hui.

Ou presque impossible :Burns et d'autres chercheurs ont prédit que les scientifiques seront capables de détecter le faible rayonnement émis par les nuages ​​d'hydrogène gazeux qui ont rempli l'univers pendant cette période. C'est ce même rayonnement, visible aujourd'hui dans les ondes radio voyageant dans l'espace, que Burns et ses collègues espèrent voir lorsqu'ils iront sur la lune.

"Nous sondons cette période de l'univers primitif où tout a commencé, " a déclaré Burns. " Les toutes premières étoiles se forment. Les toutes premières galaxies se forment, qui finira par conduire à des galaxies comme la Voie lactée."

ROLSES lancera la fête en octobre 2021. C'est alors que l'instrument atterrira sur la lune à bord du Nova-C Lunar Lander construit par la société Intuitive Machines. ROLSES commencera à rechercher les ondes radio dans le ciel peu de temps après.

Elle sera suivie en 2024 d'une deuxième mission d'atterrisseur appelée Lunar Surface Electromagnetics Experiment (LuSEE), qui collectera des données similaires mais de la face cachée de la lune - ou du côté de la lune qui fait toujours face à la Terre. Cette région de la surface lunaire, Burns a expliqué, est à l'abri des interférences produites par les ondes radio sur Terre.

Les deux missions font partie du programme Commercial Lunar Payload Services de la NASA. Robert MacDowall du Goddard Spaceflight Center dirige la mission ROLSES, tandis que Stuart Bale à l'Université de Californie, Berkeley dirigera LuSEE. Les membres de l'équipe de CU Boulder travaillant avec Burns comprennent l'associé postdoctoral Keith Tauscher et les étudiants diplômés Neil Bassett et Joshua Hibbard.

Et au-delà

Les deux atterrisseurs prépareront le terrain pour DAPPER. Si ce satellite reçoit l'approbation officielle de la NASA, il aura à peu près la taille d'une valise et portera quatre antennes filaires et une antenne "patch" en forme de boîte. Les outils sensibles aideront le vaisseau spatial à récupérer les traces incroyablement subtiles des nuages ​​​​d'hydrogène de l'univers primitif.

Burns a récemment reçu un autre financement de la NASA pour continuer à "mûrir" les conceptions de son équipe pour la mission. Centre de recherche Ames de la NASA, L'UC Berkeley et le National Radio Astronomy Observatory sont partenaires de DAPPER.

"C'est le plus proche que nous avons pu enfin faire cette science importante, donc c'est excitant, ", a déclaré Burns.

Il ne se contente pas de s'arrêter là. L'astrophysicien s'est également associé à des scientifiques du California Institute of Technology et du Jet Propulsion Laboratory de la NASA pour développer une mission supplémentaire. C'est ce qu'on appelle le Farside Array for Radio Science Investigations of the Dark Ages and Exoplanets (FARSIDE). L'effort pourrait envoyer des robots roulants de six pieds de long sur la lune, potentiellement d'ici la fin de la décennie. Là, ils disposeront plus de 28 miles de fils sur la surface de la lune dans un motif en spirale - un réseau sans précédent qui pourrait détecter les signaux cosmiques de la surface de la lune elle-même.

Lors de la conférence virtuelle de ce mois-ci, Bridenstine de la NASA a noté que des efforts comme DAPPER montrent le potentiel de la science sur la lune. Il a dit que les astronautes vivant dans une station spatiale en orbite autour de la lune, ou même dans des habitats sur la surface lunaire, pourrait un jour aider des scientifiques comme Burns à collecter leurs données.

"Ici, l'exploration humaine et la mission scientifique profitent directement l'une de l'autre, " dit Bridenstine.