Un télescope astronomique conçu pour compléter le télescope spatial Hubble vieillissant a décollé de l'île du sud de la Nouvelle-Zélande le 16 avril 2023. Mais alors qu'une sphère de la taille d'un stade de football s'élevait silencieusement et lentement au-dessus des montagnes de Tauhinukorokio, des appels ont commencé à arriver de la part des habitants. /P>

La police locale et les stations de radio avaient cependant été informées par la Nasa que le ballon géant à l'hélium élèverait le télescope SuperBIT de deux tonnes à 40 km au-dessus du niveau de la mer, au cours des trois prochaines heures. La mission, à laquelle nous avons participé, consistait à tester si un télescope embarqué sur un ballon pouvait capturer des images de l'espace lointain avec une résolution suffisamment élevée pour étudier la substance inconnue, appelée matière noire, qui représente 85 % de toute la matière de l'univers.

Les observations et l'analyse des données qui en ont résulté ont prouvé que les expériences réalisées avec des ballons peuvent être tout aussi utiles que celles lancées par des fusées, mais sont beaucoup moins coûteuses. Il appartient désormais aux scientifiques, aux agences gouvernementales et aux entreprises privées d'en tirer le meilleur parti.

Au cours du mois suivant, les vents stratosphériques polaires ont transporté SuperBIT autour du monde tous les huit jours, principalement au-dessus de l'océan Antarctique, mais coupant la pointe de l'Amérique du Sud. Il allait là où le vent le portait, mais pouvait regarder dans n'importe quelle direction.

Chaque jour, des panneaux solaires rechargeaient ses batteries. La nuit, il a photographié le ciel, y compris la nébuleuse de la Tarentule, une source de lumière située à 160 000 années-lumière, et des amas de galaxies 20 000 fois plus loin.

Sans trépied, SuperBIT a utilisé des gyroscopes pour stabiliser tout balancement (nous avons découvert que la stratosphère est remarquablement calme… sauf dans les turbulences au-dessus des Andes, où SuperBIT a déjà chuté de 1 000 pieds). Il s'agit du premier télescope embarqué sur ballon à atteindre des performances comparables à celles de Hubble pour les courtes longueurs d'onde de lumière visibles à l'œil humain.

Le ballon et le télescope ont continué à fonctionner parfaitement, mais les liaisons de communication par satellite ont progressivement cessé de fonctionner. Nous pensons que les radiations ont endommagé les antennes de SuperBIT. Nous pourrions toujours télécharger des données en laissant tomber les disques durs attachés au télescope au sol. Mais finalement, la Nasa voulait récupérer son ballon, alors nous avons descendu le télescope en parachute jusqu'en Argentine.

Il s'agissait du cinquième vol de SuperBIT, s'appuyant sur dix ans de greffe.

Avantages du ballon

Contrairement aux missions orbitales, si les charges utiles des ballons ne fonctionnent pas du premier coup, elles peuvent être réparées et relancées. Cela favorise un design simple et créatif. Les composants désormais éprouvés dans l'espace comprennent du gel capillaire (pour contenir des objets), des sacs à rôtir de poulet (pour les garder au chaud) et des parties d'arcs utilisés par les archers olympiques (pour les laisser partir).

L’échec et le succès sont tous deux des opportunités d’apprendre. Après chaque vol, nous effectuons des réparations ou améliorons la technologie. Par exemple, comme les caméras se sont rapidement améliorées et sont devenues moins chères, nous avons équipé SuperBIT d'un nouveau capteur chaque année. Tout cela réduit les coûts.

La majeure partie du coût des vols spatiaux traditionnels consiste à atténuer le risque d’échec. Des compromis sont toujours nécessaires entre la sécurité, la protection des équipements coûteux et l'obtention de données.

Si une mission en ballon tourne mal, cela importe généralement moins, car nous récupérons l’équipement. SuperBIT a été construit principalement par des doctorants canadiens. étudiants, qui ont déjà créé une nouvelle entreprise technologique.

La gestion des risques est différente pour les ballons, et la Nasa ne parvient pas toujours à trouver le bon équilibre. L'attente d'une météo « parfaite » et d'un ballon parfaitement conçu a bloqué tous les lancements depuis le Texas en 2017. Des calculs de risque physiquement impossibles, comme un ballon qui éclate trois fois, ont presque fait échouer le programme 2023.

Un ballon ne peut éclater qu'une seule fois. Mais les agences spatiales française et canadienne, le Centre national américain de recherche atmosphérique et le Conseil de recherche scientifique britannique ont tous prouvé qu'un ballon pouvait être relancé tous les quelques jours. L'évaluation des risques peut être plus réaliste. Les équipes de ballons peuvent continuellement tester, jouer et améliorer le processus. Pour les lancements de fusées, il n'y a qu'une seule chance.

Intérêt international croissant

La géographie est importante pour développer un programme national de ballons réussi. Les pays dotés d'une vaste masse continentale peuvent effectuer des vols courts dans leur propre espace aérien, comme le Canada et les États-Unis. Les pays d'Europe du Nord peuvent utiliser des vents d'été stables et fiables pour prolonger les vols à travers l'océan Atlantique, par exemple de l'Écosse au Canada.

Les pays peuvent également lancer des lancements depuis le territoire de pays partenaires du monde entier, comme le Royaume-Uni qui lance depuis l'Australie.

La géopolitique influence également le choix de la trajectoire de vol :une leçon bien tirée du ballon chinois voyou qui a survolé les États-Unis en 2023 et a finalement été abattu. Traverser l'espace aérien de n'importe quel pays nécessite une autorisation, et nous évitons les zones de guerre ou de conflit où le ballon pourrait être confondu avec une cible hostile. C'est l'une des raisons pour lesquelles nous avons lancé notre projet depuis la Nouvelle-Zélande.

L'intérêt du gouvernement pour les programmes nationaux de ballons augmente, à mesure que de nouvelles sciences des matériaux et techniques de fabrication ont créé des ballons qui retiennent l'hélium, allongeant ainsi les vols de quelques jours à plusieurs mois. Les États-Unis ont réaffirmé leur intérêt pour un document gouvernemental de 2023 et le Canada, la France et la Suède ont des programmes de ballons établis de longue date.

Le Royaume-Uni a mené jusque dans les années 1990 un programme de ballons de premier plan au monde. L’abandonner a fait perdre une opportunité de former des scientifiques et des ingénieurs à des rôles de leadership. Les équipes britanniques sont encore souvent invitées à rejoindre les missions satellites françaises ou américaines, mais nous ne dirigeons ni ne décidons plus de ce qui sera construit. Nous prévoyons peu d'obstacles techniques, géographiques ou politiques à la reprise par le Royaume-Uni d'un programme de ballons parallèlement à ses nouveaux lancements de fusées.

Les ballons sont assez hauts

Officiellement, l'espace commence à 100 km au-dessus du niveau de la mer. Mais il n’y a pas de ligne magique, et peu d’ambiance précieuse au-dessus de 40km. Là, les étoiles cessent de scintiller et le ciel est noir. Les photographies astronomiques à longue exposition deviennent extrêmement nettes et révèlent des objets faibles et lointains qui sont flous pour les astronomes au sol.

Les caméras à ballon ou les spectrographes peuvent également regarder vers le bas et sont suffisamment hauts pour capturer des observations de la Terre, tout comme celles des satellites. Ils peuvent également prendre des mesures atmosphériques autour d'eux, notamment de la couche d'ozone dans la stratosphère.

Les ballons ne remplaceront pas toutes les fusées, car ils ne peuvent pas parcourir plus de 40 km. Et même si l’hélium est une ressource limitée, les ballons sont plus « respectueux de l’environnement ». Ils n'ont pas besoin de carburant pour fusée lors du lancement, n'ajoutent pas de débris spatiaux en orbite et à la fin de leur vie utile, ils ne sont pas brûlés dans l'atmosphère. Qu'est-ce qu'il ne faut pas aimer ?