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2021, la nouvelle odyssée de l’Espace

Les missions spatiales vont se succéder en 2021. L’occasion de faire le point sur les recherches et les initiatives de l’X pour repousser les limites de cette nouvelle frontière.

X File Space

Les missions dans l’Espace vont s’accélérer en 2021 repoussant les limites de cette nouvelle frontière et de notre connaissance du cosmos mais ouvrant potentiellement un nouveau front en répliquant dans les étoiles des tensions et des rivalités bien terrestres.

Si les sciences y trouveront leur compte avec de nouvelles découvertes et de nouveaux équipements parfois spectaculaires comme le nouveau télescope spatial James Webb, le plus gros et le plus cher jamais lancé ; les défis technologiques, stratégiques voire éthiques seront aussi au rendez-vous avec pour les Etats impliqués dans cette course à l’espace des enjeux de souveraineté aussi bien en matière de renseignement que de recherche, d’économie et de sécurité.

Sans aller jusqu’à évoquer une Guerre des étoiles, le lancement de la mission américaine DART (Double Asteroid Redirection Test) prévu en juillet 2021 avec pour objectif de dévier la trajectoire de l’astéroïde Didymos qui ne menace pas plus la Terre que son satellite Dimorphos, pourrait pourtant en donner un avant-goût.

Longtemps chasse gardée des Etats en raison de l’importance des investissements nécessaires et de l’ampleur des risques associés, la ruée vers l’espace mobilise de plus en plus d’acteurs privés qui apportent désormais la moitié des fonds destinés à la conquête spatiale dont le montant a presque triplé en dix ans. Et des entrepreneurs emblématiques comme Jeff Bezos le patron d’Amazon ou Elon Musk le dirigeant de Tesla devraient encore faire parler d’eux cette année avec les entreprises dédiées au spatial qu’ils ont créées, Blue Origin pour le premier et Space X pour le second.

Près de 2800 satellites opérationnels tournaient autour de la Terre à la fin 2020 dont les trois quarts en orbite basse – entre 500 et 2000 km d’altitude – utilisés aussi bien pour les systèmes de télécommunication, d’imagerie terrestre ou de météorologie aux applications économiques multiples.

Objectif Lune...et Mars

Deux lignes de force s’imposent dans l’actualité spatiale chargée de l’année qui s’ouvre : les missions lunaires avec l’objectif à terme d’installer une présence humaine sur le satellite terrestre et les explorations martiennes avec comme but de découvrir si la Planète Rouge, dont nous savons qu’elle a été habitable, a hébergé des formes de vie.

Trois missions martiennes arrivent à pied d’œuvre dans les premiers mois de 2021. L’atterrissage du Rover Perseverance de la NSA – équipé notamment de l’ensemble instrumental SuperCam dont la partie française a été développée sous la responsabilité du Centre National d’Etudes Spatiales – est prévu le 18 février. La mission chinoise Tianwen-1 dont le but est d’étudier la géologie martienne et en particulier la distribution de glace d’eau dans les sous-sols – devrait arriver en avril 2021. La sonde Mars Hope, lancée par les Emirats Arabes Unis pour étudier l’atmosphère martienne les aura devancés en arrivant dès le 9 février.

Les voyages sur la Lune vont aussi s’intensifier en 2021 avec deux missions privées Peregrine One lancée par Astrobotic Technology pour le compte de la NASA et le lancement au cours de l’été de l’alunisseur commercial NOVA-C de la société Intuitive Machines.

La Russie reviendra sur la Lune pour la première fois depuis 1976 avec sa mission d’exploration Luna 25 tandis que l’Inde prévoit fin 2021 l’envoi d’un atterrisseur et d’un petit astromobile dans le cadre de sa mission Chandrayaan-3 après deux tentatives infructueuses.

Enfin, la NASA prévoit en novembre 2021 le premier vol de son Space Launch System (SLS) qui a vocation à envoyer les prochains équipages vers la Lune et peut-être à terme vers Mars mais dont l’objectif sera pour cette première de placer en orbite autour de la Lune une capsule Orion non habitée dans le cadre de la mission Artemis I.

Plusieurs laboratoires de l’Ecole polytechnique sont très directement impliqués dans la recherche sur le cosmos tandis qu’un accord de mécénat avec Thales Alenia Space et Ariane Group débuté en juillet 2019 vise à développer l’enseignement spatial et à soutenir les projets du Centre spatial étudiant. L’écosystème de l’entrepreneuriat à l’X a aussi permis la réussite de plusieurs start-up dédiées au spatial.

ENCADRE : 2021, la nouvelle odyssée de l’Espace, les dates clés

ENCADRE : 2021, la nouvelle odyssée de l’Espace et l’entrepreneuriat à l’X

Les laboratoires de l’X s’intéressent à l’espace à travers différentes activités de recherche :

Atteindre l’espace tout d’abord grâce à la propulsion par plasma. Beaucoup plus économe en carburant, cette méthode de propulsion a donné naissance à la Startup ThrustMe au sein du Laboratoire de physique des plasmas. La propulsion par plasma continue à intéresser ses chercheurs qui étudient en détails les instabilités au cœur des réacteurs plasma avec le soutien de la chaire ANR industrielle POSEIDON cofinancé par l’Agence nationale de la recherche (ANR) et Safran Aircraft Engines.

Observer la Terre depuis l’espace, c’est également un enjeu majeur, en particulier pour les chercheurs du Laboratoire de météorologie dynamique qui contribuent aux missions de l’ESA et du CNES pour envoyer dans l’espace des satellites d’observation des gaz à effet de serre et du climat. Observer, pour ajuster les modèles et mieux anticiper les changements climatiques, c’est l’une des missions du LMD qui a en charge la direction scientifique des prochaines missions du CNES liées au climat.

Nettoyer l’espace : c’est l’un des projets du prix Nobel Gérard Mourou et du prototype laser XCAN qui vise à produire un point de fusion sur des débris de satellite, déclenchant ainsi le dé-orbitage de ces derniers. Plus de 20 000 objets d’une taille inférieur à 10cm tournent autour de notre planète et menacent les futures missions spatiales. Pour éviter un scénario à la Gravity, le nettoyage de l’espace à proximité de la Terre est un enjeu crucial de ces prochaines années. Ce sujet est également étudié sous l'angle de la gestion des déchets par le Centre de recherche en gestion de l'Institut interdisciplinaire de l'innovation qui a établit différents scénarios pour résoudre le problème.

Comprendre le système solaire : analyser finement les atmosphères des planètes, ou encore la couronne solaire, c’est mieux comprendre les mécanismes en jeu au sein de nos astres voisins. Les chercheurs du Laboratoire de Physique des Plasmas sont impliqués dans plusieurs missions spatiales pour lesquelles ils apportent leur expertise notamment dans les instruments de spectroscopie. Solar Orbiter et Parker Solar Probe étudient le soleil, tandis que Bepi Columbo s’intéresse à la planète la plus proche de ce dernier : Mercure.

Comprendre l’espace lointain par ses messagers qui arrivent sur terre, c’est l’un des objectifs du Laboratoire Leprince Ringuet pour la physique des particules. L'une de ses équipes travaille sur l’expérience HESS, un réseau de télescopes installés dans le désert de Namibie et qui détecte les traces produites par les phénomènes les plus énergétiques de l’univers, lorsque les particules qui en proviennent pénètrent dans notre atmosphère.

Reproduire les phénomènes astrophysiques en laboratoire : parce certains phénomènes astrophysiques sont trop loin, trop grands, ou parce qu’ils se déroulent dans des temps trop longs (plusieurs dizaines voire centaines d’années), des chercheurs du Laboratoire pour l’utilisation des lasers intenses tentent de reproduire ces phénomènes en version réduite en laboratoire. En concentrant la lumière de lasers, ils sont capables de reproduire des conditions extrêmes de pression et de température, pour mieux comprendre l’origine des sursauts gamma, la forme des supernovæ, ou encore le champ magnétique de planètes gazeuses comme Uranus et Neptune. 

Des circuits intégrés pour l'ISS enfin : l'unité de service OMEGA conçoit des circuits intégrés spécifiques à une faible consommation d'énergie et à une résistance aux radiations pour les détecteurs de physique des particules. Leurs spécificités en ont fait un composant de choix pour rejoindre la station spatiale ISS en 2019 afin de contribuer à la première carte d'émission de lumière ultraviolette de la Terre.

Les derniers articles parus sur la recherche de l’X liées à l’espace

*19 novembre 2020. Distinction « Cristal collectif » du CNRS pour l’équipe d’Apollon. En savoir plus

*6 juillet 2020. Supernovæ et champs magnétiques en laboratoire. En savoir plus

*1er juillet 2020. Comprendre les instabilités des propulseurs plasmas. En savoir plus

*17 juin 2020. Les jets de quasars, accélérateurs de particules cosmiques. En savoir plus

*15 juin 2020. Des lasers pour comprendre des instabilités magnétiques en astrophysiques. En savoir plus

*17 février 2020. Une supernovae en laboratoire. En savoir plus

*10 février 2020. Lancement du satellite Solar Orbiter. En savoir plus

*23 janvier 2020. Tout comprendre sur les éruptions solaires. En savoir plus

*6 décembre 2019. Le Soleil se révèle dans Nature. En savoir plus

Un mécénat pour développer la formation spatiale à l’X. L’École polytechnique, Thales Alenia Space et ArianeGroup ont inauguré le 13 octobre 2020 le mécénat « Espace : Sciences et Défis du Spatial pour développer ensemble l’enseignement spatial à l’X et soutenir les projets du Centre spatial étudiant. En savoir plus.

Le Centre spatial étudiant (CSEP) est un regroupement d’étudiants, d’ingénieurs, d’enseignants-chercheurs, d’intervenants des agences spatiales et de l’industrie qui a été créé afin de développer la présence du spatial à l’Ecole polytechnique. Il se donne notamment pour objectifs de coordonner et d’assurer le suivi des projets spatiaux étudiants, de promouvoir les activités spatiales sur le campus de l’Institut Polytechnique de Paris et d’organiser la réponse aux appels à projet des agences spatiales.

AstronautiX est l'association étudiante d'astronomie amateur de l'Ecole Polytechnique. En partenariat avec le CSEP, elle encadre également les projets spatiaux des élèves.

Sources :

*Seeking glory in the heavens, The World in 2021. The Economist

*Space for oppotunity by Sarah Al Amiri, minister of state for advanced tehnology and chair of the UAE space agency. The World in 2021. The Economist.

*Affaires étrangères. La Tête dans les étoiles. 19 décembre 2020. France Culture.

*Déclaration de Florence Parly, ministre des Armées, sur la stratégie spatiale de défense de la France, le 25 juillet 2019