Home  ›  External Newsletter  ›  Comment la Suisse contribue à PLATO

Comment la Suisse contribue à PLATO

La mission de chasse aux planètes de prochaine génération de l’ESA a reçu le feu vert pour poursuivre son développement après que l’examen de l’étape critique se soit conclu avec succès en janvier. La Suisse joue un rôle clé dans cette entreprise spéciale. 

Illustration artistique de PLATO dans l’espace. Crédit: ESA

Combien de planètes rocheuses, semblables à la Terre, y a-t-il dans l’immensité du cosmos ? Combien orbitent autour d’une étoile semblable à notre Soleil ? Combien pourraient potentiellement être habitées ? Ce sont là quelques-unes des questions les plus importantes auxquelles l’astronomie pourrait espérer répondre. Jusqu’à présent, elle ne l’a pas fait. Non pas par manque d’efforts, mais plutôt parce que les instruments permettant de répondre à ces questions n’existent tout simplement pas. Et pourtant.

L’un d’entre eux est en cours de développement, le PLAnetary Transits and Oscillations of stars – ou PLATO, contribuera à répondre à ces questions, puisqu’il a été spécifiquement conçu à cet effet. En janvier, il a franchi avec succès l’étape dite critique, au cours de laquelle des éléments essentiels de la conception ont été vérifiés, tels que la capacité du vaisseau spatial à transporter en toute sécurité sa charge utile, c’est-à-dire les télescopes avec lesquels il surveillera ses cibles.

La Suisse et le PRN PlanetS, jouent un rôle important dans la réalisation de PLATO et de ses objectifs scientifiques.

Une grande expertise pour les programmes de suivi de transits

Les planètes qui orbitent autour de leur étoile à plusieurs années-lumière de la Terre sont extrêmement difficiles à observer directement, principalement parce qu’elles sont incroyablement faibles par rapport à leur étoile hôte. PLATO détectera les planètes de manière indirecte, à l’aide de la méthode des transits. Cette méthode permet de détecter les baisses de luminosité d’une étoile lorsqu’une planète passe entre celle-ci et le télescope – un transit.

À partir d’un transit, les astronomes peuvent non seulement déduire l’existence d’une exoplanète, mais aussi estimer sa taille grâce à l’amplitude de la baisse de lumière due au passage de la planète devant son étoile. Pour révéler sa masse et déterminer si une planète est rocheuse ou plutôt constituée de gaz ou de glace, des investigations supplémentaires sont toutefois nécessaires.

De tels résultats de suivi pourraient être obtenus avec d’autres instruments, par exemple le détecteur de planètes à vitesse radiale de haute précision (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher – HARPS), au télescope terrestre de 3,6 m de l’ESO La Silla.

Illustration artistique d’un système d’exoplanètes. Crédit: ESA

“Depuis la première découverte d’une exoplanète autour d’une étoile semblable au Soleil en 1995, l’Université de Genève dispose d’une expertise de premier plan dans la détection des exoplanètes et de leur masse par la méthode dite des vitesses radiales. En détectant les changements dans la lumière d’une étoile dus à l’attraction gravitationnelle d’une planète en orbite, nous pouvons obtenir la masse d’une planète. Combinés aux résultats de PLATO, nous pourrons également déterminer la composition d’une planète”, souligne Stéphane Udry, chercheur de PLATO, professeur d’astronomie à l’Université de Genève et co-directeur du PRN PlanetS.

Stéphane Udry, co-directeur du PRN PlanetS. (Photo Université de Genève)

PLATO ne sera pas le premier instrument à détecter des exoplanètes de cette manière – avec ses 4 télescopes, par exemple, la mission TESS de la NASA a déjà détecté des milliers d’exoplanètes à l’aide de la méthode des transits. PLATO sera cependant équipé de pas moins de 26 télescopes distincts qui seront dédiés à cibler des planètes ressemblant à la nôtre : Des planètes semblables à la Terre orbitant autour d’étoiles semblables au Soleil dans la zone dite habitable – au sein de laquelle de l’eau liquide peut exister. Cela la distingue des missions précédentes, comme TESS, qui sont mieux adaptées à la recherche de planètes géantes (gazeuses) qui gravitent autour de leur étoile sur des orbites très rapprochées (ce qui les rend plus faciles à repérer, mais aussi assez hostiles à la vie). PLATO sera également en mesure de fournir des mesures précises de la masse, de la taille et de l’âge des étoiles, autant d’éléments importants pour comprendre les systèmes planétaires dans leur ensemble.

“Les capacités uniques de PLATO fourniront une multitude de données qui occuperont les astronomes pendant des décennies. Grâce à nos décennies d’expérience dans ce domaine, les chercheurs de l’Université de Genève joueront un rôle important dans ce processus”, déclare Stéphane Udry avec enthousiasme. Les résultats de ces recherches donneront aux astronomes une meilleure idée du type de planètes qui existent et du type de systèmes dans lesquels elles se trouvent – et, en fin de compte, nous aideront à mieux comprendre notre place dans le cosmos.

Mais pour en arriver là, PLATO devra d’abord être construit. Tout commence par la structure de montage des pièces maîtresses – les 26 télescopes avec lesquels il observera le ciel.

De l’ordinateur à l’espace

Virginie Cessa est la cheffe de projet de la construction du module PLATO à l’Université de Berne.

“Lorsque vous concevez quelque chose pour l’espace, il y a plusieurs choses à prendre en compte. Les fortes vibrations pendant le décollage, par exemple, ou les grandes différences de température qui se produisent dans l’espace. Et tout doit être aussi léger que possible, bien sûr”, explique Virginie Cessa, cheffe de projet pour le développement des structures de montage des 26 télescopes de PLATO à l’Université de Berne.

Ces télescopes rendent PLATO tout à fait spécial, comme elle le souligne : “PLATO comptera 26 télescopes, chaque gramme supplémentaire est multiplié par 26. Il était donc particulièrement important que tout soit aussi léger que possible.”

Pour répondre aux exigences strictes, les tubes de télescope sont fabriqués dans un matériau particulier : AlBeMet – un alliage d’aluminium et de béryllium. Il a une faible densité, ce qui le rend léger et très résistant aux fluctuations de température. “L’AlBeMet est un matériau fantastique pour notre objectif, mais il a un inconvénient : il est toxique. L’usinage a donc nécessité une infrastructure spécialisée que nos partenaires industriels ont fournie”, explique M. Cessa.

Module de charge utile PLATO (y compris les mannequins du télescope optique UBE 26x) dans la salle blanche du fabricant d’engins spatiaux OHB. Crédit : OHB

L’ingénieure et son équipe à Berne ont déjà livré des mannequins mécaniques et thermiques pour 26 unités optiques de télescopes, qui ont été intégrées sur le module de charge utile PLATO sur le site de fabrication d’engins spatiaux de la société OHB. L’équipe prévoit de livrer les 26 montages de télescopes d’ici à la fin de 2022. Le respect de leur calendrier est particulièrement important, car les structures sont nécessaires à la poursuite de l’assemblage du télescope.  “Nos pièces mécaniques sont les premières de la chaîne d’assemblage. Nous les livrons en Italie, où les lentilles sont produites et intégrées à la structure du télescope. Les télescopes sont ensuite testés et livrés en Belgique, où des pièces supplémentaires construites en Espagne sont intégrées. Tout retard de notre part affecte donc l’ensemble du consortium”, souligne M. Cessa. Pourtant, jusqu’à présent, les choses se sont déroulées comme prévu. Six des structures du télescope sont déjà arrivées à destination. “Nous sommes enthousiastes à l’idée de voir les dessins que nous avons réalisés sur nos ordinateurs être fabriqués et nous sommes impatients d’assister aux premiers résultats scientifiques qu’ils permettront d’obtenir”, conclut M. Cessa.