Pour la première fois depuis 1972, la NASA organisera des expériences scientifiques sur la Lune en 2024. Et grâce aux nouvelles technologies et aux partenariats public-privé, ces projets ouvriront de nouveaux domaines de possibilités scientifiques. Dans le cadre de plusieurs projets lancés cette année, des équipes de scientifiques, dont moi-même, effectueront de la radioastronomie depuis le pôle sud et la face cachée de la Lune.
Le programme commercial de services de charge utile lunaire de la NASA, ou CLPS, utilisera des atterrisseurs sans équipage pour mener les premières expériences scientifiques de la NASA depuis la Lune depuis plus de 50 ans. Le programme CLPS diffère des programmes spatiaux antérieurs. Plutôt que la NASA construise les atterrisseurs et gère le programme, les entreprises commerciales le feront dans le cadre d'un partenariat public-privé. La NASA a identifié une douzaine d'entreprises qui pourraient servir de vendeurs pour les atterrisseurs qui iront sur la Lune.
La NASA achète de l'espace sur ces atterrisseurs pour que les charges utiles scientifiques puissent voler vers la Lune, et les entreprises conçoivent, construisent et assurent les atterrisseurs, et passent également des contrats avec des sociétés de fusées pour les lancements. Contrairement au passé, la NASA est l'un des clients et non le seul pilote.
Les deux premières charges utiles CLPS devraient être lancées au cours des deux premiers mois de 2024. Il y a la charge utile Astrobotics, qui a été lancée le 8 janvier avant de connaître un problème de carburant qui a interrompu son voyage vers la Lune. Ensuite, il y a la charge utile Intuitive Machines, dont le lancement est prévu pour la mi-février. La NASA a également prévu quelques atterrissages supplémentaires – environ deux ou trois par an – au cours de chacune des prochaines années.
Je suis radioastronome et co-chercheur du programme ROLSES de la NASA, également connu sous le nom d'observations des ondes radio à la surface lunaire de la gaine photoélectronique. ROLSES a été construit par le Goddard Space Flight Center de la NASA et est dirigé par Natchimuthuk Gopalswamy.
L'instrument ROLSES sera lancé avec Intuitive Machines en février. Entre ROLSES et une autre mission prévue sur la face cachée de la Lune dans deux ans, LuSEE-Night, nos équipes poseront les deux premiers radiotélescopes de la NASA sur la Lune d'ici 2026.
La Lune, en particulier sa face cachée, est un endroit idéal pour faire de la radioastronomie et étudier les signaux provenant d'objets extraterrestres tels que le soleil et la Voie lactée. Sur Terre, l'ionosphère, qui contient le champ magnétique terrestre, déforme et absorbe les signaux radio en dessous de la bande FM. Ces signaux peuvent être brouillés ou même ne pas parvenir à la surface de la Terre.
Sur Terre, il y a aussi des signaux de télévision, des émissions par satellite et des systèmes radar de défense qui font du bruit. Pour faire des observations à plus haute sensibilité, vous devez aller dans l'espace, loin de la Terre.
La Lune est ce que les scientifiques appellent « verrouillée par les marées ». Un côté de la Lune fait toujours face à la Terre – le côté « homme sur la Lune » – et l’autre côté, la face cachée, est toujours tourné vers l’opposé de la Terre. La Lune n'a pas d'ionosphère et avec environ 2 000 milles de roche entre la Terre et la face cachée de la Lune, il n'y a aucune interférence. La radio est silencieuse.
Pour notre première mission avec ROLSES, lancée en février 2024, nous collecterons des données sur les conditions environnementales sur la Lune près de son pôle sud. À la surface de la Lune, le vent solaire frappe directement la surface lunaire et crée un gaz chargé, appelé plasma. Les électrons se détachent de la surface chargée négativement pour former un gaz hautement ionisé.
Cela ne se produit pas sur Terre car le champ magnétique dévie le vent solaire. Mais il n’existe pas de champ magnétique global sur la Lune. Avec un radiotélescope basse fréquence comme ROLSES, nous pourrons mesurer ce plasma pour la première fois, ce qui pourrait aider les scientifiques à comprendre comment assurer la sécurité des astronautes sur la Lune.
Lorsque les astronautes se promènent sur la surface de la Lune, ils captent différentes charges. C'est comme marcher sur un tapis avec vos chaussettes :lorsque vous attrapez une poignée de porte, une étincelle peut sortir de votre doigt. Le même type de décharge se produit sur la Lune à cause du gaz chargé, mais il est potentiellement plus nocif pour les astronautes.
Notre équipe va également utiliser ROLSES pour observer le soleil. La surface du soleil libère des ondes de choc qui envoient des particules hautement énergétiques et des émissions de faibles fréquences radio. Nous utiliserons les radiotélescopes pour mesurer ces émissions et observer les éclats d'ondes radio basse fréquence provenant des ondes de choc du vent solaire.
Nous allons également examiner la Terre depuis la surface de la Lune et utiliser ce processus comme modèle pour étudier les émissions radio d'exoplanètes susceptibles d'héberger de la vie dans d'autres systèmes stellaires.
Les champs magnétiques sont importants pour la vie car ils protègent la surface de la planète du vent solaire/stellaire.
À l’avenir, notre équipe espère utiliser des réseaux d’antennes spécialisés sur la face cachée de la Lune pour observer les systèmes stellaires proches connus pour abriter des exoplanètes. Si nous détectons le même type d’émissions radio provenant de la Terre, cela nous indiquera que la planète possède un champ magnétique. Et nous pouvons mesurer la force du champ magnétique pour déterminer s'il est suffisamment puissant pour protéger la vie.
L’expérience électromagnétique de surface lunaire de nuit, ou LuSEE-Night, volera début 2026 vers la face cachée de la Lune. LuSEE-Night marque la première tentative des scientifiques de faire de la cosmologie sur la Lune.
LuSEE-Night est une nouvelle collaboration entre la NASA et le ministère de l'Énergie. Les données seront renvoyées sur Terre à l'aide d'un satellite de communication en orbite lunaire, Lunar Pathfinder, financé par l'Agence spatiale européenne.
Étant donné que la face cachée de la Lune est particulièrement silencieuse sur le plan radio, c'est le meilleur endroit pour effectuer des observations cosmologiques. Pendant les deux semaines de nuit lunaire qui se produisent tous les 14 jours, il n'y a aucune émission provenant du soleil et il n'y a pas d'ionosphère.
Nous espérons étudier une partie inexplorée de l’univers primitif appelée l’âge des ténèbres. L'âge des ténèbres fait référence à avant et juste après la formation des toutes premières étoiles et galaxies de l'univers, ce qui dépasse ce que le télescope spatial James Webb peut étudier.
À l’époque des ténèbres, l’univers avait moins de 100 millions d’années; aujourd’hui, l’univers a 13,7 milliards d’années. L'univers était plein d'hydrogène pendant l'âge des ténèbres. Cet hydrogène rayonne à travers l’univers à basses fréquences radio, et lorsque de nouvelles étoiles s’allument, elles ionisent l’hydrogène, produisant une signature radio dans le spectre. Notre équipe espère mesurer ce signal et découvrir comment les premières étoiles et galaxies de l'univers se sont formées.
Il existe également de nombreuses nouvelles physiques potentielles que nous pouvons étudier au cours de cette dernière époque cosmologique inexplorée de l’univers. Nous étudierons la nature de la matière noire et de l'énergie noire primitive et testerons nos modèles fondamentaux de physique et de cosmologie à une époque inexplorée.
Ce processus va démarrer en 2026 avec la mission LuSEE-Night, qui est à la fois une expérience de physique fondamentale et une expérience de cosmologie.
Fourni par The Conversation
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