Les scientifiques et ingénieurs belges se réjouissent des futures missions PLATO et LISA

LISA en PLATO: een trio satellieten om gravitatiegolven te detecteren en een planetenjager. Eerder deze week is de eerste geselecteerd als derde ‘grote’ project van het wetenschappelijke programma van ESA, de tweede is goedgekeurd om verder ontwikkeld te worden als een ‘mediumklasse’ programma. 

LISA et PLATO, ce sont d’une part trois satellites destinés à détecter les ondes gravitationnelles, et d’autre part un chasseur de planètes. Au début de la semaine, LISA a été sélectionné en tant que troisième projet « lourd » du programme scientifique de l’ESA, tandis qu’un accord a été obtenu afin que PLATO puisse être développé en tant que programme de « moyenne » catégorie.

Ces décisions importantes cadrent dans la planification à long terme de l’ESA pour les missions scientifiques appellée Cosmic Vision. Une telle planification est cruciale car il n’est pas inhabituel que plusieurs décennies s’écoulent entre la première idée d’un projet scientifique et sa réalisation finale.

PLATO : à la recherche de nouvelles planètes Terre

PLAnetary Transits and Oscillations of stars ou PLATO a été sélectionnée en février 2014 et est maintenant incluse dans le programme de l’ESA. Cela signifie qu’il est désormais possible de passer de la théorie à la pratique. Il sera ainsi demandé dans les mois à venir à l’industrie de faire des propositions pour la construction de la plateforme de cet observatoire spatial.

PLATO doit décoller pour l’espace en 2026 et aura comme mission d’observer des milliers d’étoiles parmi les plus lumineuses, et ce dans une large partie du ciel. Son objectif est de traquer des planètes dont la présence se déduit de la diminution – infime – de la luminosité de leur étoile quand on observe depuis la Terre leur passage devant cette même étoile.

PLATO cherchera en particulier des exoplanètes de taille équivalente à la Terre, ainsi que des super-Terres, qui orbitent autour de leur étoile dans la zone dite « habitable », là où de l’eau à l’état liquide est susceptible de se trouver.

Les chercheurs réaliseront également des travaux liés à l’astérosismologie : il s’agit pour eux de mesurer les mouvements sismiques des étoiles et d’utiliser les informations obtenues afin d’en dériver la masse, les dimensions et l’âge. Ils espèrent ainsi mieux comprendre l’intégralité d’un système de planètes et vérifier si une planète en particulier peut abriter la vie.

PLATO effectuera ses observations à partir d’un point virtuel dans l’espace appelé point de Lagrange L₂. Le point de Lagrange L₂ est situé à environ 1,5 million kilomètres de la Terre dans la direction opposée au Soleil.

Les ingénieurs et les chercheurs de la KU Leuven et de l’Université de Liège (ULg) seront impliqué de très près dans le développement de PLATO. Après plus de dix ans de préparation et trois ans de conception, l’heure est maintenant venue de mettre la théorie en pratique. Le système complexe de caméras embarquées sur PLATO sera testé pour une grande part au Centre spatial de Liège (CSL). Par ailleurs, la KU Leuven est responsable de la planification d’environ 8 % du temps d’observation mis à la disposition des chercheurs du monde entier. D’après la KU Leuven, la chercheuse principale de PLATO, la Belge Conny Aerts, une pionnière dans le domaine de l’astérosismologie, est particulièrement impatiente d’assister au lancement de la mission. En coopération avec d’autres instituts belges, elle a été impliquée depuis le premier jour dans les esquisses initiales qui ont débouche sur le concept de PLATO, il y a de cela plus de dix ans. « Cela va être toute juste pour moi de voir se réaliser mon rêve avant mon départ à la retraite », dit-elle en plaisantant.

LISA : à la recherche des rides de l’espace-temps

C’est en 2013 que la gravitation dans l’univers a été choisie comme thème pour une troisième mission « lourde » du programme scientifique de l’ESA avec comme objectif de partir à la recherche des ondes gravitationnelles. Ces dernières sont provoquées par des objets célestes disposant d’un puissant champ gravitationnel, tels des trous noirs qui entrent en collision.

La théorie de la relativité générale d’Albert Einstein a prédit l’existence de ces ondes gravitationnelles – comparables à des rides dans l’espace-temps – il y a plus d’un siècle, mais leur existence n’a pu être observée pour la première fois qu’en septembre 2015. Le Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO),situé aux Etats-Unis, a pu suivre les conséquences de la fusion de deux trous noirs à une distance de quelque 1,3 milliard d’années lumière de la Terre. Deux observations similaires ont encore suivi. Cet événement est considérée comme l’une des principales découvertes scientifiques de notre époque.

Peu de temps après, le 3 décembre 2015, l’ESA a envoyé la sonde LISA Pathfinder (LISA = Laser Interferometer Space Antenna) dans l’espace. La campagne d’observations scientifiques de celle-ci a commencé en mars 2016 et se termine à la fin de ce mois. LISA Pathfinder a permis de tester des technologies cruciales pour pouvoir observer les ondes gravitationnelles depuis l’espace.

Après LISA Pathfinder, c’est donc au tour de LISA de prendre la relève. Il s’agira concrètement de trois satellites qui voleront de concert pour former un triangle de 2,5 millions de kilomètres de côté qui suivra la Terre dans son orbite autour du soleil. Il est important que les mesures des ondes gravitationnelles soient effectuées de manière extrêmement précise. En effet, elles influencent l’espace-temps sur une échelle d’à peine quelques millionièmes de millionièmes de mètre sur une distance d’un million de kilomètres ! LISA sera à même de réaliser des observations qui seront encore mille fois plus précises que celles faites avec LIGO. Le lancement de LISA est prévu en 2034.

Pour LISA aussi, la Belgique aux premières loges. Lors de la mission LISA Pathfinder, plusieurs sociétés établies en Belgique ont été impliquées, comme par exemple Spacebel, à qui a été confiée le développement du logiciel de traitement des données, qui est un composant important du logiciel de bord.

L’entreprise n’en était pas à son coup d’essaie. Spacebel avait dans le passé déjà développé des logiciels pour les satellites « Made in Belgium » PROBA 1 et PROBA 2, ainsi que pour la première sonde lunaire européenne SMART 1. La société d’ingénierie logicielle est installée à Angleur, au sein du Spatiopôle, et elle dispose d’une succursale à Hoeilaart. Thales Alenia Space Belgium, située à Mont-sur-Marchiene, est quant à elle en charge du conditionnement de puissance de LISA Pathfinder.

Au point de vue scientifique, le Gravitational Wave Centre de la KU Leuven fait partie du consortium scientifique chargé de préparer LISA. Il s’agit d’une initiative commune de l’ Instituut voor Sterrenkunde et de l’Instituut voor Theoretische Fysica de la KU Leuven, qui est aussi une plateforme pour la participation belge à LISA et à d’autres observatoires. Le centre travaille dans ce cadre avec des chercheurs de l’ULB, de l’UCL et de la VUB. Cette recherche porte notamment sur la cosmologie de l’univers primitif, sur les trous noirs et leur environnement, et sur l’évolution des étoiles doubles massives.