La plupart d'entre nous ont vécu la frustration de la pollution, du brouillard ou des nuages transformant une nuit d'observation des étoiles en un exercice de frustration. Même en orbite, les télescopes ne peuvent pas trop voir à travers la poussière qui jette le système solaire intérieur. Mais une équipe de scientifiques de la NASA a trouvé un moyen de sortir l'astronomie de ce brouillard cosmique.
Vénus, la Terre et Mars sont en orbite autour d'un nuage de poussière créé par des comètes et des collisions occasionnelles entre astéroïdes. Ce soi-disant nuage zodiacal est la caractéristique la plus lumineuse du système solaire après le soleil et peut être mille fois plus lumineux que les objets que les astronomes ciblent réellement. La lumière affecte les observations orbitales de la même manière que la lumière d'une pleine lune affecte les observations au sol. Le nuage zodiacal est si brillant qu'il a perturbé toutes les missions d'observation astronomique infrarouge, optique et ultraviolette jamais lancées par la NASA.
"Pour le dire simplement, il n’a jamais fait nuit pour les astronomes de l’espace", a déclaré Matthew Greenhouse, astrophysicien au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, MD. La lumière du nuage est la plus importante dans le plan de l'orbite terrestre, le même plan dans lequel fonctionne chaque télescope spatial.
Alors, comment la NASA prévoit-elle de s'éloigner du cloud? En inclinant les orbites des futurs télescopes. Ce type d'ajustement permettrait aux engins spatiaux de passer une partie importante de chaque orbite au-dessus et au-dessous de la poussière la plus épaisse, ce qui lui donnerait une vue plus claire des objets dans l'espace.
"Juste en plaçant un télescope spatial sur ces orbites inclinées, nous pouvons améliorer sa sensibilité d'un facteur deux dans le proche ultraviolet et de 13 fois dans l'infrarouge", a expliqué Greenhouse. "C'est une percée dans la capacité scientifique sans aucune augmentation de la taille du miroir du télescope."
Greenhouse s'est associé à Scott Benson et à l'équipe d'étude de modélisation collaborative et d'évaluation paramétrique des systèmes spatiaux (COMPASS), tous deux au Glenn Research Center de la NASA à Cleveland, OH. Ils étudient des missions pour placer un télescope dans ce type de plan d’angle - une orbite extra-zodiacale - en utilisant de nouveaux développements dans les réseaux solaires, la propulsion électrique et des lanceurs consommables à moindre coût.
Ils ont développé une mission de validation de principe appelée Extra-Zodiacal Explorer (EZE), un observatoire de classe EX de 1 500 livres. EZE serait lancé sur une fusée SpaceX Falcon 9. Un nouvel entraînement solaire-électrique puissant comme étage supérieur dirigerait le vaisseau spatial sur une manoeuvre assistée par gravité devant la Terre ou Mars, un survol qui redirigerait la mission sur une orbite inclinée de 30 degrés par rapport à la Terre.
Le moteur évolutif Xenon Thruster (NEXT) de la NASA est un type amélioré d’entraînement ionique. Il fonctionne en éliminant les électrons des atomes de gaz xénon et en accélérant les ions chargés à travers un champ électrique pour créer une poussée. Bien que ces types de moteurs fournissent à tout moment beaucoup moins de poussée que les fusées chimiques traditionnelles, ils sont beaucoup plus économes en carburant et peuvent fonctionner pendant des années.
Deux de ces moteurs avancés, qui tirent leur puissance des panneaux solaires embarqués, seraient logés dans l'étage supérieur EZE. Ils tireraient pour envoyer le vaisseau spatial sur le survol planétaire qui le placerait sur une orbite extra-zodiacale. «Nous avons utilisé un propulseur NEXT pendant plus de 40 000 heures d’essais au sol, soit plus du double de la durée de vie utile du propulseur nécessaire pour livrer le vaisseau spatial EZE sur son orbite extra-zodiacale», a expliqué Benson. «Il s'agit d'une technologie mature qui permettra des missions spatiales beaucoup plus rentables dans les disciplines de l'astrophysique et des sciences planétaires.»
Si cette mission conceptuelle fonctionne, selon l'équipe, ce sera la meilleure performance d'un observatoire de l'histoire du programme Explorer de la NASA. Ce sera également un changeur de jeu. Comme l’a expliqué Greenhouse, «cela mettra des orbites extra-zodiacales à la disposition de tout astronome proposant le programme Explorer de la NASA. Cela permettra une capacité scientifique sans précédent pour les explorateurs en astrophysique. »
Source: NASA.
