Recherche spatiale
La recherche spatiale regroupe des projets scientifiques qui utilisent des moyens spatiaux (satellite artificiel, sonde spatiale, fusée-sonde, ballon stratosphérique) pour collecter ses données. Elle s'est développée dès le début de l'ère spatiale (1957) et à débouché immédiatement sur de nombreux résultats (découverte de la ceinture de Van Allen par Explorer 1 en février 1958). La recherche spatiale a joué un rôle moteur dans le développement des techniques spatiales avec des retombées dans des applications terrestres. Elle représente entre 20 et 30% des budgets des agences spatiales des principaux pays : NASA, ESA, CNES.
La recherche spatiale est une source d'apports importants dans de nombreuses disciplines scientifiques : l'observation de l’Univers - astronomie, cosmologie, physique fondamentale et exobiologie - , l'observation globale de la Terre - géophysique, Sciences de l'environnement, agronomie, risques naturels et la pollution - l'observation in situ du système solaire - physique des plasmas, planétologie comparée, interactions Soleil-Terre (météorologie spatiale) et exobiologie - ainsi que l'expérimentation en microgravité - physique expérimentale et médecine spatiale.
Historique
Disciplines scientifiques concernées par la recherche spatiale
De nombreuses disciplines scientifiques utilisent les moyens spatiaux de manière plus ou moins importante. Pour certaines d'entre elles comme la géodésie, la cosmologie, l'étude des objets compacts ou l'astrométrie les données collectées depuis l'espace jouent un rôle fondamental. Dans tous les cas des observations complémentaires depuis la surface de la Terre sont utilisées.
Sciences de l'environnement et du climat
Les sciences de l'environnement et du climat étudient l'atmosphère terrestre, les océans et les surfaces continentales de la Terre. Elles doivent répondre à des questions concernant l'évolution de la qualité de l'environnement : qualité de l'air, occupation de l'espace, biodiversité, ressources en eau, ressources alimentaires, Ressources énergétiques et autres ressources naturelles, changement climatique. Ces disciplines scientifiques ont besoin des moyens spatiaux pour obtenir des données continues et globales ainsi que pour expliquer les processus à l’œuvre à grande et petite échelle. Des techniques instrumentales expérimentales comme le lidar, l'interférométrie, les vols de satellites en formation sont mises en œuvre pour parvenir à une simulation fine de la dynamique du système Terre et permettre une prévision de son évolution[1].
Projets : TOPEX/Poseidon, Jason, ERS, Envisat, CryoSat, MetOp-A, Terra, Aura, Aqua, CALIPSO, CloudSat, PARASOL , GPM, GOCE, SMOS, EarthCARE, SWARM, GMES, SWOT
Sciences de la Terre solide
- Géodésie spatiale
La géodésie spatiale met en œuvre différentes techniques (altimétrie radar, altimétrie laser, la télémétrie laser sur satellites, le recours à des instruments GPS, Doris embarqués ..) spatiale pour mesurer le champ de gravité terrestre et ses variations spatiotemporelles, les déformations de la croute terrestre, l'établissement des systèmes de référence terrestre et Système de céleste, les variations du niveau des mers, ... Elle joue un rôle fondamental dans la modélisation de la structure de la Terre, de la tectonique des plaques, de l'hydrologie continentale et de la dynamique des océans[2].
Projets : GRACE, GOCE, ICESat, CryoSat, TOPEX/Poseidon, Jason 1, 2 et 3, Envisat, ADM-Aeolus
- Télédétection spatiale
La prise d'images optique et radar avec une résolution inférieure au mètre fournit des éléments essentiels pour la compréhension de la mécanique des séismes, de la dynamique des volcans et du fonctionnement des grandes structures tectoniques actives[3].
Projets : Landsat, Spot , ERS , JERS-1, Envisat, Sentinelle
L'étude du champ magnétique terrestre et par conséquent de la structure du noyau terrestre et de sa dynamique ont largement progressé grâce aux mesures effectuées depuis l'espace[4].
Projets : Magsat, SWARM , Déméter
- Étude de la Terre solide depuis l'espace
Il s'agit de déterminer les caractéristiques structurelles de la croûte terrestre et de la lithosphère en étudiant les répercussions des ondes sismiques dans l'ionosphère[5].
Projets :
Système solaire, Soleil, exobiologie et systèmes planétaires
- Physique solaire
L'étude du Soleil a considérablement progressé grâce à l'observation dans l'espace des émissions du Soleil (vent solaire, rayonnement X et gamma) interceptées par l'atmosphère et par la mise à disposition d'observatoires fournissant des données continues sur l'activité du Soleil[6].
Projets : SOHO, Genesis , SDO, STEREO, Solar Orbiter, Solar Probe Plus
- Plasmas spatiaux
Les satellites permettent l'étude in situ du milieu interplanétaire en particulier de la magnétosphère terrestre, de celle de Saturne et de Mercure ainsi que de l'héliosphère et de ses limites[7].
Projets : Voyager 1, Cluster, Ulysses, MMS, Cassini-Huygens, BepiColombo, Solar Orbiter
- Systèmes planétaires
L'exploration du système solaire par les sondes spatiales a permis d'établir les caractéristiques des principaux objets présents : planètes de différents types, lunes, astéroïdes, comètes, objet transneptuniens (en cours). La planétologie comparée, l'étude de vestiges des débuts de la formation du système solaire permettent de comprendre les processus en jeu[8].
Projets : Programme Voyager, Giotto, Galileo, Cassini-Huygens, Rosetta, Venus Express, Dawn, MESSENGER, Mars Science Laboratory , Mars Express, Mars Reconnaissance Orbiter, Stardust, Kepler, Gaia, New Horizons, Juno, JUICE, programme ExoMars, BepiColombo, Genesis, MAVEN
Astronomie
- Cosmologie et univers lointain
Dans ce domaine qui porte sur la formation et l'évolution des galaxies, l'apport d'instruments placés dans l'espace concerne la détection des objets les plus lointains.
Projets : Hubble, Spitzer, Chandra, JWST
Les objets compacts - étoiles à neutrons et trous noirs - sont détectés à travers les émissions de rayons X et gamma qui ne peuvent être observés que depuis l'espace. La détection d'ondes gravitationnelles depuis l'espace, dont l'existence relève encore de la théorie, devrait apporter de nouvelles informations sur les objets compacts[9].
Projets :
Les observations effectues depuis l'espace sont fondamentales pour l'étude des phases initiale et finale du cycle de vie des étoiles, la détection des planètes extrasolaires et la détermination des caractéristiques des étoiles à travers la sismologie stellaire[10].
Projets : Hubble, ISO, XMM-Newton, Spitzer, Herschel
La mesure des distances et des positions des étoiles a des retombées fondamentales dans le domaine de l'astronomie. C'est un domaine dans lequel le recours à des engins spatiaux est incontournable[11].
Physique fondamentale et cosmologie
- Cosmologie
L'étude du contenu de l'Univers (énergie noire, matière noire) et son évolution dans le temps, thèmes principaux de la cosmologie, reposent essentiellement sur des mesures spatiales du rayonnement CMB et l'observation depuis l'espace des supernovae de type IA[12].
- Gravitation
L'établissement d'une théorie unifiée de la physique reste un but à atteindre. Différences expériences spatiales portant sur le principe d'équivalence ou la détection des ondes gravitationnelles visent à faire avancer ce domaine de recherche fondamentale[13].
Projets : Microscope , Pharao, NGO
Physique
- Physique des fluides
L'observation de fluides en environnement de microgravité doit permettre de connaitre les propriétés de ceux-ci au repos[14].
Projets : Foton, DECLIC et Fluid Science Laboratory (Station spatiale internationale)
Sciences de la vie
- Effets de la gravité
L'objectif des études dans ce domaine visent à déterminer comment la gravité a contribuer à façonner le monde animal et végétal et, dans la perspectives de missions spatiales de longue durée, dans quelle mesure l'homme peut s'adapter à un environnement caractérisé par l'absence de gravité ou une gravité réduite[15].
Projets : CARDIOLAB, Cardiomed, CARDIOSPACE
Moyens techniques
Fusée-sonde
Ballon stratosphérique
Satellites et sondes spatiales
Organisation
La recherche spatiale en France
La recherche spatiale en France résulte en grande partie d'une démarche volontariste de l'État. L'agence spatiale française, le CNES, joue un rôle central en définissant les programmes avec les différents acteurs et en assurant la distribution des moyens financiers. La recherche spatiale se réalise autour de deux des centres de recherche du CNRS - l’Institut national des sciences de l'univers et l’Institut National de Physique Nucléaire et de Physique de Particules - auxquels sont associés des centres de recherche situés dans les universités. Des liens forts existent avec des centres de recherche des autres pays participants aux projets de l'Agence spatiale européenne ainsi qu'avec des instituts de recherche d'autres pays, en particulier les États-Unis, l'Inde, le Japon et la Chine, dans le cadre de projets spatiaux le plus souvent bilatéraux[16].
Notes et références
- ↑ La recherche spatiale française, p. 23-26
- ↑ La recherche spatiale française, p. 28
- ↑ La recherche spatiale française, p. 28-29
- ↑ La recherche spatiale française, p. 29
- ↑ La recherche spatiale française, p. 29
- ↑ La recherche spatiale française, p. 34-35
- ↑ La recherche spatiale française, p. 35
- ↑ La recherche spatiale française, p. 35-36
- ↑ La recherche spatiale française, p. 40
- ↑ La recherche spatiale française, p. 41
- ↑ La recherche spatiale française, p. 42
- ↑ La recherche spatiale française, p. 46-47
- ↑ La recherche spatiale française, p. 48
- ↑ La recherche spatiale française, p. 50
- ↑ La recherche spatiale française, p. 53-55
- ↑ La recherche spatiale française, p. IX
Bibliographie
- sous le direction de Jean Louis Puget, La recherche spatiale française - rapport sur la science et la technologie n°22 (Académie des sciences), EDP Sciences, (ISBN 2-86883-887[à vérifier : ISBN invalide])
Voir aussi
Articles connexes
Lien externe
- (fr) Site officiel CNES
