Des chercheurs suisses souhaitent construire Cheops, premier gros satellite suisse, devisé à 70 millions de francs, pour étudier les exoplanètes. Cette mission renforcerait encore la place déjà dominante de la Suisse dans ce domaine en pleine expansion
Les Suisses étaient les premiers, en 1995, et ils comptent bien le rester! Il y a 17 ans, des astronomes genevois ont détecté la première exoplanète, tournant autour d’une étoile située hors du système solaire. Aujourd’hui, cette traque aux autres mondes constitue un champ de recherche en plein boom. Mais les Helvètes occupent encore le haut du pavé, grâce aux instruments terrestres qu’ils ne cessent de développer. Mieux: un consortium national mené depuis l’Université de Berne projette de construire le premier télescope spatial suisse, a appris Le Temps. L’engin, baptisé Cheops, est devisé à plusieurs dizaines de millions de francs.
«C’est en se diversifiant que l’on maintiendra notre leadership, tant ce domaine évolue rapidement», explique Stéphane Udry, directeur de l’Observatoire de l’Université de Genève et membre du projet. Car voilà une trentaine d’années que l’équipe genevoise, menée alors par Michel Mayor, met au point des spectrographes, instruments terrestres à même d’étudier la lumière des étoiles et de déceler dans son spectre la présence d’une planète associée.
Le plus sensible de ces outils «suisses» est Harps , installé sur un télescope de l’observatoire de La Silla, au Chili. Grâce à lui, plus de 150 exoplanètes, dont certaines aux caractéristiques proches de la Terre, ont été repérées dans le ciel de l’hémisphère Sud. Forte de ces succès, l’équipe genevoise est en train de d’installer, ces jours à l’observatoire de La Palma, aux îles Canaries, un équipement jumeau, Harps-N pour ausculter la voûte céleste, boréale cette fois (lire ci-dessous). Et elle prépare déjà la suite: l’instrument Espresso sera bientôt installé sur le VLT, le télescope le plus puissant au monde situé au Chili, et devrait être opérationnel dès 2015. «Avec ses spectrographes, l’équipe genevoise est considérée comme la plus performante au monde pour détecter des exoplanètes à l’aide de la méthode des vitesses radiales», souligne Jean Schneider, de l’Observatoire de Paris-Meudon, qui tient sur Internet l’encyclopédie des exoplanètes découvertes, 760 à ce jour.
Cette méthode étudie le dandinement imprimé à l’étoile par son compagnon planétaire, et permet de déterminer la masse de ce dernier. Mais pas son diamètre. Ce qui rend très ardue toute supposition sur sa densité (solide ou gazeuse), et donc ses caractéristiques. Pour connaître la taille des exoplanètes, les astronomes utilisent une autre technique, dite du «transit»: lorsque la planète passe devant son étoile, elle occulte un peu de sa lumière. Une baisse de luminosité qui peut être repérée grâce à un télescope spatial. C’est la tâche de l’européen Corot et surtout de son pendant américain Kepler, qui a déniché des milliers de «candidates», dont le statut de «planète» reste toutefois pour la plupart à confirmer.
«Kepler est à ce jour l’instrument le plus efficace pour la recherche d’exoplanètes dans un large pan du ciel», avise François Fressin, astronome à l’Université de Harvard. «Mais cet énorme télescope spatial de 700 millions de dollars se veut avant tout intéressant pour faire des études statistiques sur ces astres, plutôt que pour les étudier un à un, tempère Franck Selsis, chercheur CNRS au laboratoire d’astrophysique de l’Université de Bordeaux. Dès lors, il est malin de développer de petits outils pour s’intéresser, cible après cible, aux planètes découvertes.» «On veut désormais passer d’une compréhension globale de ces objets à leur caractérisation détaillée, et connaître leur composition, leur atmosphère, leur organisation en système planétaire, etc.», dit Stéphane Udry. C’est justement là que Cheops entre en jeu.
A ce stade, ce projet de télescope gros comme un réfrigérateur mural est bien avancé, même s’il reste encore quelques difficultés techniques à surmonter (lire ci-dessous). «L’objectif est de le pointer précisément vers le plus grand nombre d’étoiles brillantes que l’on sait être accompagnées par des exoplanètes de petite masse découvertes», explique Willy Benz, directeur de l’Institut de physique de l’Université de Berne et responsable du projet. «Il faudra juste espérer que la planète passe bien devant l’étoile, dans la ligne de visée, pour observer le transit, note Jean Schneider. La probabilité est de 10% environ…»
Selon Willy Benz, ce projet est très intéressant pour la Suisse, à plusieurs niveaux: «D’un point de vue scientifique, il implique plusieurs hautes écoles, et contribue à asseoir le leadership suisse dans ce domaine. C’est aussi un projet important et inédit pour les industries suisses actives dans le spatial. Enfin, l’impact dans notre pays serait énorme pour tout ce domaine, qui a toujours été reconnu comme partenaire fiable pour la construction d’instruments, mais n’a jamais assumé un rôle plus important, telle la gestion complète d’une mission.»
Au domaine des Affaires spatiales du Secrétariat d’Etat à l’éducation et la recherche, son chef Daniel Neuenschwander ne dit pas le contraire: «Ce projet rassembleur est en totale adéquation avec la politique spatiale suisse, car il contribue à nous confirmer dans une niche scientifique où nous sommes déjà très compétitifs.» Cette initiative pourrait permettre aux ingénieurs suisses, outre les activités de construction, d’«acquérir de l’expérience dans un domaine que nous ne maîtrisons pas encore, l’intégration d’un instrument sur une plateforme de satellite. Dans l’objectif d’apprendre, ce projet devrait se faire en partenariat avec l’Agence spatiale européenne (ESA).» Pour la Suisse, l’objectif est ainsi de renforcer sa position dans l’élaboration de futures missions spatiales européennes, «en y étant impliqué dès le début, tant celles-ci deviennent de plus en plus complexes.»
Une première phase de validation du projet s’est conclue il y a peu par un rapport d’experts externes. Willy Benz et ses collègues suisses travaillent aussi avec des partenaires suédois (Universités Chalmers de Göteborg et de Stockholm) et autrichien (Institut für Weltraumforschung de Graz) pour accroître l’expertise technologique et partager les coûts. «Ceux-ci sont évalués entre 70 et 100 millions, précise l’astrophysicien bernois. Mais il est clair que la Suisse devrait accorder une contribution financière significative si elle veut garder la direction.»
A Berne, Daniel Neuenschwander, «tout en ne voyant à ce stade pas d’obstacle majeur sur son radar», indique attendre d’avoir le projet ficelé sur sa table avant de s’engager. «La Suisse souhaite aussi réaliser cette mission, au moins partiellement, à travers l’ESA.» Cela tombe bien: le 12 mars, l’agence a lancé un appel à idées pour des petites missions (S-Class), dotées de 50 millions d’euros. «L’idée est que ces missions puissent être réalisées très rapidement, explique Fabio Favata, responsable du bureau de coordination du programme scientifique de l’ESA. Les propositions devront être soumises d’ici juin, et le choix tombera cet automne.» Le projet Cheops aurait-il une chance? «Le thème est très intéressant, et l’idée faisable», répond-il, sans pouvoir s’avancer plus.
De son côté, Willy Benz indique que le consortium suisse fera acte de candidature: «Actuellement, l’ESA ne prévoit plus de lancement de mission dédié aux exoplanètes avant 2024. Notre projet peut combler ce manque.» Ceci alors que la concurrence se prépare: des équipes du MIT de Boston planchent sur des esquisses de nanosatellites qui seraient pointés sur une seule étoile, ainsi que sur un projet de télescope de détection plus important, Tess.
«L’initiative suisse est une grande idée, et pourrait produire, à petit budget, des résultats très intéressants.» Cette remarque a son poids, puisqu’elle vient de Goeffrey Marcy, astrophysicien à l’Université de Berkeley impliqué dans la mission Kepler, et surtout principal concurrent de l’équipe genevoise. Il ne tarit pas d’éloges pour ses homologues: «Voilà 30 ans qu’ils produisent des instruments innovants qui font d’eux des leaders dans le domaine.»
«Nous avons procédé comme dans l’horlogerie: on développe sur le savoir existant tout en poussant aux limites», explique Stéphane Udry. Avant d’insister: «Afin de rester en tête dans ce domaine scientifique, nous essayons vraiment de construire une approche intégrée, qui utilise au maximum toutes les compétences helvétiques tant au sol (la méthode des vitesses radiales développée à Genève), que depuis l’espace – l’Université de Berne construit des instruments pour le spatial depuis 40 ans; seul le groupe de Harvard, avec qui nous collaborons d’ailleurs sur Harps-N, a la même vision. C’est pourquoi Cheops s’inscrirait parfaitement dans cette démarche.»
Si le projet passe les derniers obstacles techniques ou financiers, le premier télescope spatial suisse pourrait être lancé en 2017 déjà.
