Décollage de Cheops, la mission de l'ESA dédiée aux exoplanètes

Cheops, le satellite de caractérisation des exoplanètes, est le fruit d'un partenariat entre la Suisse et l'ESA, 10 États membres de l'ESA ayant fourni une importante contribution. Il s'agit de la première mission de l'ESA consacrée à l'étude des planètes extrasolaires, également appelées exoplanètes. Elle doit permettre d'analyser des planètes déjà identifiées en dehors de notre système solaire, et d'obtenir des informations fondamentales sur la nature de ces mondes étrangers si éloignés.

Les scientifiques ont longtemps spéculé sur l'existence d'exoplanètes avant de découvrir Pegasi 51 b en 1995, la première planète orbitant autour d'une étoile autre que le Soleil. Ses découvreurs, Dider Queloz et Michel Mayor, ont tous deux reçu le prix Nobel de physique en 2019 pour cette découverte révolutionnaire. Celle-ci a marqué le début d'une nouvelle ère en astronomie, car la recherche des exoplanètes est devenue l'un des domaines à la croissance la plus rapide.

En effet, au cours des 25 dernières années, grâce aux télescopes installés sur terre et dans l'espace, les astronomes ont détecté plus de 4000 exoplanètes gravitant autour d'étoiles plus ou moins proches de nous, la plupart n'ayant aucun équivalent dans notre système solaire. Les planètes découvertes sont diverses et variées. Elles sont parfois gonflées et plus grosses que Jupiter, ou plus petites, rocheuses et recouvertes de lave. Mais le type d'exoplanète le plus couramment rencontré a une taille comprise entre celle de la Terre et de Neptune.

« Cheops va permettre de réaliser de grandes avancées dans la science des exoplanètes », déclare Günther Hasinger, Directeur du programme Science de l'ESA.

« Maintenant que nous avons découvert des milliers de planètes, nous allons pouvoir nous consacrer à leur analyse, et étudier les propriétés physiques et chimiques de nombreuses exoplanètes, afin de vraiment comprendre de quoi elles sont faites et comment elles se sont formées. Cheops va également préparer le chemin pour les autres missions sur les exoplanètes prévues dans le futur, notamment le télescope spatial international James Webb, et les satellites Plato et Ariel de l'ESA, permettant ainsi à l'Europe de rester à la pointe de la recherche sur les exoplanètes. »

Au lieu de débusquer de nouvelles planètes, Cheops doit effectuer un suivi de centaines de planètes déjà identifiées et ayant été découvertes par d'autres méthodes. La mission doit observer ces planètes juste au moment où elles passent devant leur étoile, provoquant d'infimes baisses de luminosité, permettant de calculer leur taille avec un niveau de précision inédit.

Ces nouvelles données fournies par Cheops seront combinées avec des informations déjà connues sur la masse des exoplanètes, ce qui permettra d'en déduire leur densité. Ce dernier critère est fondamental pour étudier la structure interne et la composition de ces planètes, et déterminer si elles sont plutôt gazeuses comme Jupiter, ou rocheuses comme la terre, et si elles possèdent une atmosphère ou sont recouvertes d'océans.

« Nous sommes impatients de voir le satellite parcourir l'espace », déclare Kate Isaak, scientifique de l'ESA travaillant sur le projet Cheops.

« Il existe tellement d'exoplanètes intéressantes à étudier, et nous allons suivre plusieurs centaines d'entre elles, en nous concentrant notamment sur les planètes plus petites, ayant une taille comprise entre celle de la terre et de Neptune. Il semble que ce soit le type de planète le plus répandu dans la galaxie de notre Voie lactée, mais nous n'en savons pas beaucoup sur elles. Cheops va nous aider à révéler les mystères de ces mondes si fascinants, et nous rapprocher encore un peu plus de la réponse à la question fondamentale que nous nous posons tous et toutes : sommes-nous seuls dans univers ? »

Cheops est la première mission de petite taille, ou de classe S (pour small), mise en œuvre dans le cadre du programme Cosmic Vision, qui correspond au cycle 2015-2025 des missions spatiales scientifiques de l'ESA. C'est la toute première mission du programme à être lancée. Comme il s'agit d'une mission de classe S d'une durée relativement courte, 5 ans seulement, les difficultés sont nombreuses, impliquant d'utiliser des technologies déjà éprouvées dans l'espace et conditionnant des éléments précis dans la conception du satellite.

« L'instrument et l'engin spatial de Cheops sont tous les deux conçus pour être extrêmement stables, afin de pouvoir mesurer les infimes variations de luminosité des étoiles lointaines lorsque les planètes transitent devant elles », déclare Nicola Rando, chef du projet Chéops de l'ESA.

« Pour une planète comme la terre, cela équivaut à regarder la lumière du soleil diminuer d'un infime pourcentage, à des distances de plusieurs dizaines de billions de kilomètres, voire plus. Depuis le lancement, nous attendons avec impatience la première partie des activités opérationnelles. Nous nous assurons que le satellite et l'instrument fonctionnent comme prévu, car les scientifiques en ont besoin pour réaliser leurs calculs scientifiques d'excellence. »

Cheops a fait le voyage dans l'espace avec un autre satellite, faisant partie de la constellation Cosmo-SkyMed de deuxième génération lancée par l'agence spatiale italienne ASI. Les deux satellites se sont séparés 23 minutes après le décollage.

Plus d'informations sur Cheops

Cheops est une mission de l'ESA réalisée en partenariat avec la Suisse, grâce notamment à d'importantes contributions de l'Autriche, de la Belgique, de la France, de l'Allemagne, de la Hongrie, de l'Italie, du Portugal, de l'Espagne, de la Suède et du Royaume-Uni.

L'ESA est l'architecte de la mission de Cheops, et est donc responsable de l'acquisition et du test du satellite, de son lancement, des phases de lancement et des premières opérations, de la mise en orbite, ainsi que du programme « Guest Observer ». Le principal fournisseur pour la conception et la construction de l'engin spatial est l'entreprise Airbus Defence and Space basée en Espagne. Le consortium des 11 États membres de l'ESA dirigé par la Suisse a fourni les principaux éléments sur lesquels repose la mission.

Cheops est une mission de classe S, c'est-à-dire une petite mission au sein du programme Science de l'ESA. Les missions de classe S ont un budget plus réduit que des missions moyennes ou lourdes, et la durée entre le début du projet et le lancement est bien plus courte. Ces conditions impliquaient donc de recourir à des technologies ayant déjà été éprouvées dans l'espace, tandis que plusieurs tâches généralement prises en charge par l'ESA, comme les opérations, ont été réalisées par le consortium. Le consortium de la mission de Cheops gère le centre des opérations de mission basé à l'INTA, à Torrejón de Ardoz en Espagne, et le centre des opérations scientifiques, situé à l'Université de Genève en Suisse.

80 % du temps d'observation scientifique de Cheops est réservé au programme de Temps garanti (Guaranteed Time Observing), défini par l'équipe scientifique de Cheops. Les 20 % restants sont mis à disposition de la communauté astronomique dans le cadre du programme « Guest Observer » géré par l'ESA, une procédure de sélection concurrentielle par les pairs permettant de choisir les propositions.

Téléchargez à ce lien la brochure de la mission Cheops.

Plus d'informations sur le lanceur

Le vaisseau Soyouz dont le lancement est géré par Arianespace sur le port spatial de l'Europe est le modèle Soyouz 2. Il s'agit d'un lanceur de taille moyenne capable de transporter et de mettre en orbite de transfert géostationnaire jusqu'à trois tonnes de matériel.

Ses performances complètent parfaitement celles des véhicules de lancement européens Ariane 5 et Véga.