Derrière la Lune, la sonde chinoise Queqiao devient un radiotélescope pour sonder l’Univers

Vue de la Lune (centre) et de la Terre (droite) prise par la sonde Queqiao depuis le point de Lagrange L2 © Marc Klein Wolt/CNSA
Tous les quinze jours, une équipe de radioastronomes néerlandais prend dorénavant le contrôle de la sonde servant de relais au rover de la mission Chang’e 4. Au-dessus de la face cachée de la Lune, trois antennes ont été déployées sur le satellite Queqiao dans le but d’observer les premiers instants de l’Univers.

Observer le cosmos depuis la face cachée de la Lune. Sans la moindre atmosphère à déplorer, à l’abri des interférences causées par les activités humaines. C’est le rêve de nombreux radioastronomes. Ce rêve, une équipe néerlandaise vient de le caresser. Cela grâce à trois antennes radio installées à bord de la sonde chinoise Queqiao. Cette dernière se trouve sur une orbite dite « de halo » autour du point de Lagrange L2 situé à 65000 km de la surface cachée de la Lune. Elle sert de relais de communication au rover Yutu 2 qui, en contrebas, arpente le sol de la Lune depuis le 3 janvier 2019.

Travail de nuit

Mais à l’heure actuelle, le rover de la mission Chang’e 4 hiberne. Comme à chaque fois que la nuit lunaire tombe, pour durer 14 jours. C’est dans ces instants que Queqiao s’affaire et transmet les données récoltées vers la Terre. Mais aujourd’hui, pour la douzième nuit depuis son arrivée, la mission chinoise estime avoir accompli ses objectifs primaires. Elle a donc laissé le champ libre à l’équipe de Marc Klein Wolt (université Radboud à Nimègue), qui en a profité le 26 novembre 2019 pour déployer son trio d’antennes, sortes de perches télescopiques devant atteindre 5 m de long. Pour deux d’entre elles néanmoins, le déploiement s’est interrompu à mi-parcours, soit 2,5m.

 

« Nous ne savons pas vraiment ce qui a coincé, déplore Marc Klein Wolt. Mais elles n’étaient pas conçues pour rester rétractées dans l’espace plus de quelques mois. Or la mission Chang’e 4 a eu plus de succès que prévu et a repoussé nos opérations à plus tard ». Estimant que la réponse se trouve dans les premières données qui seront transmises à la Terre dans quelques jours, le chef de projet reste optimiste. « C’est drôle parce que nous envisagions une longueur d’antenne de 2,5 m car elle est idéale pour détecter les signaux provenant de l’aube cosmique de l’Univers [période survenue 400 millions d’années après le big bang, NDLR]. Nous allons obtenir des données scientifiques intéressantes avant de continuer d’essayer d’atteindre la totalité du déploiement, comme prévu », annonce le radioastronome. Une fois complètement déployées, les antennes se veulent capables de détecter des signaux encore plus anciens : provenant des âges sombres de l’Univers (époque que nous vous expliquons dans le dossier de notre magazine numéro 568).

Photos du déploiement dans l'espace d'une des antennes de l'instrument NCLE. © Marc Klein Wolt/Radboud University

Premières cibles : le Soleil et Jupiter

Pour l’heure toutefois, pas d’exploration de l’Univers ancien de prévue. Mais plutôt une calibration de l’instrument baptisé NLCE (Netherlands China Low Frequency Explorer). Les trois antennes mesurent en ce moment même le bruit de fond ambiant. Car, entre 80 kHz et 80 MHz, fréquences auxquelles elles fonctionnent, l’environnement où Queqiao se trouve n’est pas complètement silencieux. Et, bien que située au-delà de la Lune aux yeux de la sonde, notre satellite naturel n’éclipse en réalité pas la Terre… Or, notre planète laisse fuiter une certaine quantité d’ondes radio. Combien ? « Nous ne l’avons plus mesuré depuis les années 1970, estime Marc Klein Wolt. Et les activités humaines ont bien changé depuis ».

Une information à mettre à jour donc, avant d’attaquer l’observation des premiers astres. À savoir… le Soleil et Jupiter. « Ce sont des cibles très brillantes à nos fréquences sur lesquelles nous comptons nous entraîner », explique le responsable de l’instrument qu’il estime « être aujourd’hui les seules antennes fonctionnant à ces fréquences depuis l’espace, depuis la fin de la mission Cassini ». Ainsi, il faudra dans quelques jours déjà rendre la main à Chang’e 4, avant même d’avoir pu attaquer les choses sérieuses.

Mais en réalité, rien ne presse. Car NLCE est l’unique instrument scientifique à bord autre que ceux de la mission chinoise. « Nous ne partageons la sonde avec personne d’autre, et tous les mois, nous avons carte blanche. Pendant 14 jours et pour les 3 à 5 prochaines années », s’enthousiasme Marc Klein Wolt, qui a donc dans ses mains beaucoup de temps. Et du temps, il en faudra car les messages émanant des confins de l’Univers – et donc de ses temps anciens – sont si faibles qu’il faut en accumuler les signaux pendant de très longues durées. « Dans des conditions idéales, à l’abri de tout bruit ou interférences extérieures, nous avons calculé que pour détecter les ondes radio provenant de l’aube cosmique il faudrait intégrer plusieurs semaines de mesures. Et quand il s’agit des âges sombres : plus d’un an… » décompte le spécialiste.

Marc Klein Wolt au Xichang Launch Center avant le lancement de Queqiao le 21 mai 2018. © Marc Klein Wolt

La collaboration sino-néerlandaise dispose donc encore de temps. Elle est née d’un accord signé en 2015 à l’issu d’une visite commerciale de la famille royale au président Chinois, dans lequel il était prévu des partenariats dans le domaine de l’astronomie. La France aura également sa part dans cette aventure, au moment de traiter les données. Certaines d’entre elles seront transmises par les équipes de Marc Klein Wolt au LESIA, un des laboratoires de l’observatoire de Paris-Meudon, avec lequel les échanges sont fréquents.

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