Une équipe internationale dirigée par l’Université de Cambridge prévoit d’envoyer le satellite compact CosmoCube en orbite lunaire afin de rechercher un signal d’hydrogène provenant des âges sombres cosmiques de l’Univers. Sur la face cachée de la Lune, l’engin serait protégé des interférences radio terrestres pendant environ 40 minutes de chaque orbite de deux heures, ce qui l’aiderait à réaliser des mesures impossibles depuis la Terre. La mission pourrait étudier une époque antérieure à l’apparition des premières étoiles et apporter des éléments sur le rôle précoce de la matière noire.
Points clés
- CosmoCube est un petit satellite développé au Royaume-Uni, d’une taille approximative comparable à celle d’une petite valise cabine.
- Il est conçu pour observer la raie de 21 centimètres émise par les atomes d’hydrogène durant les âges sombres cosmiques et l’Aube cosmique.
- Le satellite observerait à des fréquences de 10 à 50 MHz en passant derrière la Lune, loin du bruit radio de la Terre.
- Au cours d’une mission prévue de deux ans, l’équipe vise à recueillir 1 000 heures de données.
- Le projet a reçu un financement de la UK Space Agency, et les chercheurs espèrent un lancement dans les cinq ans.
Pourquoi utiliser le dark side of the Moon ?
Le dark side of the Moon est au cœur de la stratégie d’observation de CosmoCube, car le corps lunaire peut bloquer le bruit provenant de la Terre lorsque le satellite se trouve sur la face cachée. Les tentatives réalisées depuis la Terre se heurtent à deux obstacles majeurs : l’ionosphère bloque les basses fréquences concernées, tandis que la radio FM, les télécommunications et les satellites ajoutent des interférences susceptibles de submerger le faible signal cosmique.
La cible est la raie de 21 centimètres des atomes d’hydrogène, dans l’intervalle entre la rémanence du Big Bang et l’Aube cosmique, lorsque les premières étoiles se sont formées. L’équipe décrit cette période comme ayant duré environ 150 millions d’années et indique qu’elle n’a pas été observée directement. Une détection permettrait aux chercheurs d’étudier la façon dont l’Univers est passé d’un état sombre et presque vide aux structures observées aujourd’hui.
Que mesurera CosmoCube, et pourquoi est-ce important ?
CosmoCube tentera de mesurer une émission radio extrêmement faible provenant de l’hydrogène primordial entre 10 et 50 MHz, grâce à une longue antenne légère déployée en orbite lunaire. Cette mesure pourrait aider les chercheurs à étudier la formation des premières étoiles et galaxies, ainsi qu’à examiner comment la matière noire a contribué à rassembler l’hydrogène dans l’Univers primordial.
Lors de ses passages sur la face cachée, le satellite devrait bénéficier du blindage nécessaire pour observer le signal tout en conservant une vue sur l’espace. Le plan scientifique du projet dépend aussi de la séparation de l’émission recherchée d’avant-plans radio beaucoup plus lumineux, en particulier les émissions de la Voie lactée.
Comment ce petit satellite est conçu pour une mesure difficile
L’engin utilisera un radiomètre miniature entièrement intégré, fondé sur la technologie RF-Systems-on-Chip. Il comparera de manière répétée le signal du ciel à des sources de référence intégrées au moyen d’un calibrateur commuté de Dicke, un procédé destiné à corriger les dérives électroniques et le bruit interne qui pourraient autrement ressembler à un signal cosmique.
Après le retour des données sur Terre, les chercheurs prévoient d’employer des méthodes statistiques bayésiennes pour retirer le bruit des avant-plans. Ils prévoient également de combiner des simulations informatiques et des mesures en vol afin de reconstruire la réponse de l’antenne sur l’ensemble du ciel et de soustraire les distorsions restantes.
Surrey Space Technology Limited développe la plateforme SSTL-21 au Royaume-Uni. Le développement de l’instrument comprend des prototypes de laboratoire fonctionnels et des essais environnementaux. Parmi les partenaires universitaires de Cambridge figurent l’Université de Portsmouth et STFC RAL Space, avec une participation de Malte ; l’équipe a également pris part à l’appel à idées mini-Fast missions de l’Agence spatiale européenne, qui visait des coûts de mission inférieurs à 50 millions d’euros.
Ce que cela signifie pour les chercheurs et les universités
Pour les chercheurs, CosmoCube constitue une voie proposée vers des observations que les radiotélescopes au sol ne peuvent effectuer aux fréquences requises. Pour les universités et organismes de recherche participants, la mission associe cosmologie, conception d’instruments radio, essais thermiques d’engins spatiaux, étalonnage et analyse statistique des données. Les travaux impliquent l’Université de Cambridge, l’Université de Portsmouth, STFC RAL Space, Surrey Space Technology Limited et des collaborateurs internationaux.
Une course pour préserver un environnement radio lunaire silencieux
Le projet intervient alors que la face cachée de la Lune suscite un intérêt plus large pour la radioastronomie et d’autres missions. L’équipe CosmoCube indique que des missions des États-Unis, de l’Inde et d’autres pays sont prévues pour exploiter le silence radio de la Lune, ce qui signifie que cet environnement d’observation exceptionnellement calme pourrait ne pas rester inchangé indéfiniment.
Les détails de la mission proposée ont été publiés dans Nature Astronomy en 2026. Les travaux ont reçu un soutien, notamment de la UK Space Agency, de la Kavli Foundation et du Science and Technology Facilities Council, qui fait partie de UK Research and Innovation.
Questions fréquentes
Pourquoi CosmoCube ne peut-il pas effectuer ces observations depuis la Terre ?
L’ionosphère terrestre bloque les fréquences de 10 à 50 MHz que CosmoCube est conçu pour utiliser, et les transmissions radio, les télécommunications et les satellites créent des interférences. Les passages sur la face cachée de la Lune placeraient celle-ci entre le satellite et la Terre, réduisant ce bruit terrestre.
Quand CosmoCube pourrait-il être lancé ?
Les chercheurs espèrent que CosmoCube pourra être lancé dans les cinq ans. Le projet bénéficie d’un financement de la UK Space Agency, tandis que les travaux sur l’instrument comprennent des prototypes de laboratoire, des essais environnementaux et le développement de la plateforme SSTL-21.
