Le télescope lunaire Artemis de la NASA pourrait explorer le cosmos en détail inédit

Artemis enabled Stellar Imager (AeSI)

Représentation graphique d’un interféromètre d’imagerie optique à longue base lunaire: Artemis-enabled Stellar Imager (AeSI). Crédit : Kenneth Carpenter

La proposition de la NASA pour une installation d’imagerie interférométrique basée sur la Lune vise à révolutionner la recherche astrophysique en exploitant l’infrastructure du programme Artemis pour étudier les phénomènes célestes en détail.

Le retour de la NASA sur la Lune offre des opportunités significatives pour progresser vers des capacités scientifiques à fort impact. Un candidat évident est l’imagerie interférométrique extrêmement haute résolution dans les longueurs d’onde visibles et ultraviolettes. Cela permet de résoudre les surfaces des étoiles, d’étudier les disques d’accrétion internes entourant les étoiles naissantes et les trous noirs, et de commencer le voyage technique vers la résolution des caractéristiques de surface et des motifs météorologiques sur les exoplanètes les plus proches.

Une installation entièrement développée sera grande et coûteuse, mais elle n’a pas besoin de commencer de cette façon. Les technologies peuvent être développées et testées avec 2 ou 3 petits télescopes sur de courtes bases. Une fois la technologie développée, les bases peuvent être allongées, des télescopes plus grands peuvent être insérés et le nombre de télescopes peut être augmenté. Chacune de ces mises à niveau peut être réalisée avec une perturbation minimale du reste du système.

Demande de soutien NIAC

Nous demandons donc le soutien NIAC pour étudier les détails de la construction d’un interféromètre d’imagerie optique à haute résolution et longue base sur la surface lunaire en collaboration avec le programme Artemis. Une étude de 1996 a examiné les compromis entre le placement d’interféromètres de taille kilométrique sur la surface lunaire par rapport à leur conception en tant que véhicules autonomes dans l’espace ouvert. Ils ont conclu que, en l’absence d’une infrastructure humaine préexistante sur la surface lunaire pour fournir de l’énergie et un entretien continu, il était préférable de privilégier les véhicules autonomes spatiaux.

Avantages des interféromètres lunaires

Ainsi, les études précédentes sur les interféromètres dans l’espace se sont concentrées sur les conceptions en véhicules autonomes. Cependant, maintenant qu’une infrastructure lunaire est prévisible dans le cadre du programme Artemis, il est convaincant et opportun d’envisager de construire des interféromètres à la surface lunaire. Notre objectif est le même niveau d’étude détaillée que celui réalisé pour les grands interféromètres en véhicules autonomes lors des études des missions Vision de la NASA de 2003-2005, afin d’être prêt à tirer parti d’une telle infrastructure lunaire.

Impact scientifique et sociétal potentiel

Notre étude d’un interféromètre basé sur la surface lunaire représentera un énorme pas en avant vers des réseaux plus importants à la fois sur la lune et en véhicules autonomes dans l’espace, sur une grande variété de longueurs d’onde et de sujets scientifiques. Il déterminera, compte tenu de l’état actuel et anticipé de notre technologie spatiale et de nos plans d’exploration humaine, s’il est préférable de privilégier des conceptions pour la surface lunaire ou pour l’espace lointain.

Nous envisageons des avancées en astrophysique (étude de l’activité magnétique des étoiles, des noyaux des galaxies actives, de la dynamique sur de nombreuses échelles) et dans l’ingénierie d’une telle installation, en déterminant la meilleure façon d’incorporer des lignes à retard optiques de longueur variable combinant des faisceaux à partir de configurations de réseau variables sur la surface lunaire, en étudiant les avantages et les inconvénients de différents éléments de miroir individuels de taille et en trouvant la taille optimale pour répondre aux objectifs techniques et scientifiques de la mission.

Nous développerons également un plan pour maintenir et faire évoluer l’installation au fil du temps, en utilisant à la fois un soutien humain et robotique. Cette installation lunaire favorisera les progrès techniques qui permettraient non seulement un interféromètre UV-optique, mais aussi d’autres grands interféromètres spatiaux tels que Black Hole Imager (rayons X, horizons des événements des trous noirs), Life Finder (recherche de signes de vie), et Planet Imager (imagerie de planètes de type terrestre autour d’autres étoiles).

L’excitation de construire une grande installation comme celle-ci sur la Lune, en collaboration avec le programme de vol spatial habité, et la science accomplie avec elle, suscitera un immense intérêt public et communautaire de la même manière que la collaboration entre le programme de la navette spatiale et le projet télescope spatial Hubble.

Enfin, cet effort fera rêver les gens à nouveau – et se souvenir que nous pouvons accomplir de grandes choses, même face à des moments difficiles. Notre étude aidera à maintenir l’accent sur la grandeur de l’Univers et sur ce que les humains peuvent faire s’ils travaillent dur ensemble. Notre projet enthousiasmera les générations futures de travailleurs des domaines de la Science, de la Technologie, de l’Ingénierie, des Arts et des Mathématiques (STEAM), qui seront inspirés par cette vision audacieuse.