Étude conceptuelle du futur satellite Cosi de la Nasa. © UC Berkeley
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La Nasa valide un télescope spatial gamma pour étudier l'évolution de la Voie lactée

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La Nasa sélectionne un télescope d'astronomie gamma pour cartographier l'évolution de la Voie lactée de façon à mieux comprendre l'origine des éléments chimiques dans notre Galaxie, ingrédients essentiels à la formation de la Terre elle-même. Lancement en 2025.

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Au terme d'un processus de sélection débuté en 2019, la Nasa a sélectionné sa prochaine petite mission d'astrophysique. Il s'agit de Cosi (COmpton Spectro Imager), un télescope à rayon gamma destiné principalement à étudier la formation d'éléments chimiques dans la galaxie, ingrédients essentiels à la formation de la Terre. Cosi sondera également la nucléosynthèse, ou la formation d'éléments plus lourds, dans les explosions de supernova. Cela en fait une mission particulièrement intéressante pour comprendre nos origines.

Ce satellite d'astronomie gamma est conçu pour détecter des sources de rayons gamma mous, entre 0,2 et 5 millions d'électrons-volts (MEV). Son lancement est prévu en 2025 par un lanceur qui n'a pas encore été choisi. L'autre finaliste était la mission Escape qui avait pour but l'étude des éclats ultraviolets brefs et rapides émis par des étoiles proches pouvant dégarnir des planètes en orbite de leur atmosphère.

Illustration de la Voie lactée. © Nasa, JPL-Caltech, R. Hurt (SSC/Caltech)

Cette mission, dirigée par John Tomsick, principal investigateur et directeur de recherche à l'université de Californie à Berkeley, s'inscrit dans le cadre du programme Small Explorer (Smex) de la Nasa, qui plafonne les coûts de développement et de construction à 145 millions de dollars, hors coûts liés au lancement. Dit autrement, Cosi est difficilement comparable à l’observatoire spatial James-Webb dont le coût avoisine les... 10 milliards de dollars !

La persévérance a du bon

Cosi tire parti de l'expérience Cosi à bord de ballons stratosphériques pour développer un télescope Compton à haute résolution pour l'astrophysique nucléaire et la physique des objets compacts. Cosi a effectué plusieurs campagnes d'observation depuis 2008. La dernière campagne en date, celle de 2016 a marqué un record avec le survol de l'hémisphère sud pendant 46 jours. Depuis plusieurs années, Cosi était régulièrement proposé pour une mission spatiale. 2019 a été la bonne.

Pour rappel, la dernière mission sélectionnée dans le cadre du programme Smex est l'Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) en 2017, dont le lancement par un Falcon 9 est prévu le 9 décembre 2021.

Pour en savoir plus

Nasa : quatre nouvelles missions spatiales en lice

Article de Rémy Decourt publié le 22/03/2020

En 2025, la Nasa lancera deux nouvelles missions d'astrophysique à coûts modérés mais aux objectifs ambitieux. Le processus de sélection de ces missions a débuté et quatre propositions sont à l'étude. La sélection des missions retenues est prévue en 2021. 

Après le début d'un processus visant à sélectionner une, voire deux nouvelles missions planétaires afin de mieux comprendre VénusIo ou Neptune dans le cadre de son programme Discovery, la Nasa vient de mettre en compétition deux missions spatiales d'astrophysique dans le cadre de son programme Small Explorer (Smex), qui plafonne les coûts de développement et de construction à 145 millions de dollars. Elle a également mis en compétition deux missions d'opportunité dont les coûts ne devront pas dépasser les 75 millions de dollars.

Les équipes des deux propositions Smex recevront un budget de deux millions de dollars pour réaliser une étude de concept d'une durée de neuf mois. Quant aux missions d'opportunité, chacune des équipes portant ces projets recevront 500.000 dollars pour réaliser une étude de faisabilité, également de neuf mois. En 2021, le comité scientifique de la Nasa sélectionnera une mission dans chacune de ces deux catégories en vue d'un lancement en 2025. 

L'ombre projetée de Io sur le globe de Jupiter. La tache rouge (en bas à droite) mesure environ 4.500 kilomètres de long. © Nasa, JPL-Caltech, SwRI, MSSS, Kevin M. Gill

Deux missions à sélectionner parmi quatre propositions

Dans le cadre du programme Smex, Escape (Extreme-ultraviolet Stellar Characterization for Atmospheric Physics and Evolution) est une mission qui a pour but de détecter et d'observer dans l'ultraviolet des sursauts de luminosité susceptibles de se produire à la surface d'étoiles proches de nous. Le but est de voir l'incidence de ces sursauts sur l'habitabilité des planètes entourant ces étoiles. Quant à Cosi (Compton Spectrometer and Imager), il s'agit d'un satellite qui a pour but de scanner la totalité de la Voie lactée de façon à mesurer le rayonnement gamma des éléments radioactifs produits lors des explosions stellaires. Il doit également améliorer notre compréhension sur la façon dont les explosions cosmiques énergétiques lointaines produisent les rayons gamma.

Quant aux deux missions d'opportunité, la première proposition sélectionnée concerne deux petits satellites de la mission Gravitational-wave Ultraviolet Counterpart Imager. Balayant chacun le ciel dans une longueur différente dans l'ultraviolet, ces satellites ont pour but de détecter la lumière des gaz chauds produits dans l'explosion qui suit la formation d'ondes gravitationnelles provoquées par la fusion d'étoiles à neutrons ou d'une étoile à neutrons avec un trou noir.

La deuxième mission sélectionnée est l'instrument LEAP (LargE Area burst Polarimeter) qui sera installé à l'extérieur de la Station spatiale internationale. Cet instrument sera utilisé pour étudier les jets énergétiques produits lors de la mort d'étoiles massives ou lors de la fusion d'objets compacts tels que les étoiles à neutrons. Les données de l'instrument, lequel fonctionnera dans le gamma, pourraient faire la distinction entre différentes théories concurrentes pour expliquer la nature des jets qui se déplacent à des vitesses proches de celle de la lumière.

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