Le plan de construction d’un télescope de la taille de Washington, DC, sur la lune

Ce n’est pas aussi farfelu que ça en a l’air.

Le concept d’un télescope de la taille d’une ville sur la Lune a suscité l’intérêt de la NASA.

L’agence spatiale a récemment récompensé chercheurs une subvention pour développer davantage le plan d’un réseau tentaculaire d’antennes sur la face cachée cryptique de la lune – en utilisant des minéraux extraits de la lune. À ce stade du jeu, une proposition de télescope de 77 milles carrés serpentant au-dessus de la surface lunaire est une idée, pas presque une entreprise financée. Mais un tel radiotélescope, appelé FarView Observatory, permettrait aux astronomes de voir ce qu’aucun autre instrument ne peut aujourd’hui : une période de temps avant les étoiles, appelée « l’âge des ténèbres » de l’univers.

« Je plaide personnellement pour un radiotélescope sur la lune depuis 40 ans maintenant », a déclaré Jack Burns, professeur au département des sciences astrophysiques et planétaires de CU Boulder, membre du projet FarView, à Indigo Buzz. « Il va sonder une partie de l’univers que nous n’avons pas pu voir auparavant. »

Les radiotélescopes ont beaucoup en commun avec l’antenne radio de votre voiture. Mais ils ne sont pas à l’écoute des Rolling Stones et de Metallica. Les radiotélescopes – souvent construits comme des plats géants – capturent les ondes radio émanant du cosmos à partir d’étoiles qui explosent, d’étoiles en formation, de trous noirs et au-delà. Les radiotélescopes doivent être grands, car les ondes radio de l’univers profond sont des sources d’énergie extrêmement faibles. (« Ce sont des signaux très faibles. La quantité d’énergie collectée dans l’histoire de la radioastronomie est inférieure à l’énergie nécessaire pour faire fondre un flocon de neige », Yvette Cendes, astronome et postdoctorante au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysicsa déclaré à Indigo Buzz plus tôt cette année.)

Mais les réseaux de radiotélescopes sur Terre, aussi vastes soient-ils, reçoivent trop d’interférences pour capter les signaux les plus faibles de l’univers. Une partie élevée de notre atmosphère, appelée ionosphère, réfléchit des ondes radio extrêmement éloignées et étendues. Et puis, il y a nous. « Les émissions radio aléatoires de notre civilisation bruyante peuvent également interférer avec la radioastronomie, noyant les signaux les plus faibles », explique la NASA.

« Il va sonder une partie de l’univers que nous n’avons pas pu voir auparavant. »

Un télescope sur la face cachée de la lune est cependant exempt de ce bruit. Il y a peu ou pas d’atmosphère lunaire. Et la lune elle-même bloque les ondes radio embêtantes de notre planète bruyante.

De l’autre côté de la lune, il y a une vue (relativement) claire dans le plus profond du cosmos. Tout ce dont nous avons besoin est un télescope extrêmement grand.

Construire un télescope de la taille d’une ville

L’idée est en effet extrêmement ambitieuse. Mais peut-être pas aussi farfelu que ça en a l’air.

La NASA finance la poursuite du développement conceptuel de FarView, proposé par la société aérospatiale Lunar Resources, par le biais de son programme « NASA Innovative Advanced Concepts ». Lors de cette phase II, les chercheurs reçoivent jusqu’à 600 000 $ pour faire avancer leurs idées. Parmi les lauréats de cette année figurent également une entreprise de défense planétaire qui « pulvériserait » un astéroïde ou une comète entrant, une « astropharmacie » pour fabriquer les médicaments nécessaires (pour l’exposition aux radiations et d’autres affections) dans l’espace lointain, et un vaisseau spatial en mouvement rapide propulsé par un « système de propulsion électrique radio-isotopique », entre autres concepts.

Un argument de vente majeur pour l’observatoire lunaire tentaculaire, souligne Burns, est que presque tous les matériaux métalliques sont disponibles sur la lune. Les fusées géantes et coûteuses n’auront pas besoin de transporter des primes de métal conducteur pour les antennes.

« Nous n’avons pas besoin d’apporter tout ce matériel de la Terre », a déclaré Burns. « Nous pouvons en fait construire un réseau de 100 000 antennes avec seulement quelques vols vers la lune. »

« D’une certaine manière, c’est la technologie des années 1950. »

Semblables à une toile d’araignée géante posée sur le sol, les rovers robotiques déposeraient des bandes d’aluminium extraites du sol lunaire sur des étendues relativement plates de la lune (comme le montre le graphique ci-dessus). Ces fines bandes métalliques agissent comme les tiges métalliques ou les fils couramment observés dans les antennes, qui captent les signaux radio qui passent (tout comme l’antenne de votre voiture).

« D’une certaine manière, c’est la technologie des années 1950 », s’est émerveillé Burns.

Pourtant, les ondes radio que Burns et d’autres astronomes espèrent capter sur la lune sont assez longues, à environ 20, 30 mètres ou plus. (Les ondes radio FM mesurent environ 3 mètres de long.) L’univers est en constante expansion et les différents types de lumière (lumière visible, lumière infrarouge, rayons X, ondes radio et au-delà) s’étendent à mesure que l’espace s’étend. C’est une raison essentielle pour laquelle un observatoire qui recherche certains des signaux les plus anciens du cosmos doit être si grand : les ondes radio ont été étirées comme de la tire.

Bien sûr, le plus grand projet de télescope nécessitera plus que l’extraction d’aluminium du sol de la lune. Un essaim de rovers robotiques devra poser le câblage. Des panneaux solaires doivent être construits pour alimenter les machines. Et un certain niveau de surveillance humaine sera nécessaire, peut-être de la part des astronautes qui habiteront la passerelle lunaire, un avant-poste qui orbitera autour de la lune.

Une question colossale qui se profile, bien sûr, est le coût. La NASA envisage un autre télescope lunaire à grande échelle idées. Mais couper le transport des métaux vers la lune est une aubaine pour un projet aussi vaste. Et avec l’essor et le succès des fusées commerciales, tous les coûts de lancement nécessaires diminuent. Dans l’ensemble, il est trop tôt pour connaître la facture d’un tel télescope tentaculaire. Mais ce sera presque certainement des milliards.

La NASA et le Congrès, cependant, se sont historiquement engagés à dépenser des milliards dans des efforts scientifiques sur la façon dont l’univers s’est formé et d’où nous et la galaxie de la Voie lactée venons. Le télescope spatial James Webb coûté près de 11 milliards de dollars aux contribuables – avec une grande partie construite et assemblée aux États-Unis. D’autres projets scientifiques, comme le rover Mars Perseverance, ont coûté quelque 2,7 milliards de dollars.. Et les premiers lancements de la nouvelle mégafusée de la NASA, le Space Launch System, coûteront plus de 4 milliards de dollars par lancement, car il soutient l’exploration et les efforts scientifiques sur la lune.

Un projet comme FarView pourrait être particulièrement attrayant pour la NASA, a noté Burns, car il ferait progresser l’exploration robotique et la création industrielle sur un autre monde. L’agence spatiale veut établir une présence permanente sur et autour de la Lune. Et il veut aller sur Mars. Pour ces efforts spatiaux plus profonds, il faudra une technologie de construction et industrielle éprouvée. « La NASA s’intéresse à la technologie et à l’ingénierie ainsi qu’à la science », a déclaré Burns, parlant de FarView.

Une étiquette de prix pour la construction d’un réseau tentaculaire de tiges métalliques sur la lune ne sera pas bon marché. Mais cela pourrait être raisonnable, compte tenu de l’envergure du projet. Et les retours pourraient être scientifiquement et technologiquement inestimables.

« Ce serait le plus grand télescope jamais construit – et nous allons le faire en utilisant des robots », a déclaré Burns.

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Comment scruter l’âge des ténèbres de l’univers

Le télescope spatial Webb, pionnier de la NASA, peut voir certaines des premières galaxies jamais formées, environ 300 millions d’années après le Big Bang. Un radiotélescope géant comme FarView scruterait au-delà de cette première période.

L' »âge des ténèbres » a commencé quelque 370 000 ans seulement après la naissance de l’univers. À ce moment-là, le cosmos s’était refroidi et les premiers atomes, l’hydrogène, s’étaient formés. Il n’y avait pas d’étoiles, et il n’y en aurait pas avant des centaines de millions d’années, disent les astronomes.

Pourtant, le cosmos était inondé de nuages ​​d’hydrogène, qui émettent de l’énergie via des ondes radio. C’est ce que verrait un télescope de l’autre côté de la lune.

Au milieu de l’âge des ténèbres, les astronomes pouvaient maintenant voir – pour la première fois – comment de gros amas de gaz formaient finalement les premières étoiles extrêmement chaudes. « Ils étaient 30 à 300 fois plus massifs que notre soleil et des millions de fois plus brillants », a expliqué la NASA. Ces étoiles conduiraient aux toutes premières galaxies bien avant que la nôtre n’existe.

L’âge des ténèbres ne serait plus aussi sombre. Mais nous aurons besoin d’un télescope géant. Dans les décennies à venir, ce pourrait être FarView.

« C’est le télescope de cosmologie ultime », a déclaré Burns.