Lorsqu’un lanceur de baseball lance une balle rapide, la vitesse apparaît sur le jumbotron grâce au radar. La technologie est également utile pour le contrôle du trafic aérien, les capteurs de vitesse sur les autoroutes et les prévisions météorologiques, et elle n’est pas réservée à la Terre. Les astronomes ont utilisé le radar pour sonder les planètes et les astéroïdes qui nous entourent, mesurant leur vitesse lorsqu’ils tournent autour du soleil et imaginant les détails de leur surface. Un nouvel outil promet d’accélérer cette marque de science en offrant des capacités radar astronomiques plus détaillées que jamais auparavant.
L’équipe à l’origine d’un système radar pionnier au télescope Green Bank en Virginie-Occidentale a publié ses premiers résultats le mois dernier lors de la 241e réunion de l’American Astronomical Society, révélant des détails sans précédent sur la lune et détectant un astéroïde proche de la Terre. Le nouveau système radar du télescope, appelé Next Generation Radar (ngRADAR), “a produit des résultats qui dépassaient les attentes”, déclare Flora Paganelli, scientifique du projet à la division radar de l’Observatoire national de radioastronomie (NRAO). Les systèmes radar envoient des ondes radio, qui rebondissent ensuite sur les objets proches. Lorsque les ondes retournent au détecteur, elles arrivent à des moments différents, selon la distance parcourue. En utilisant ces informations, les scientifiques peuvent reconstruire une image de l’objet ou mesurer sa vitesse.
Bien que sur Terre, nos radars soient souvent portables, une version plus puissante et à plus grande échelle – dans ce cas, un radiotélescope massif – peut envoyer ses ondes au-delà de notre planète, observant des astéroïdes au lieu de balles de baseball. Le système ngRADAR utilise le télescope Green Bank comme une énorme antenne d’émission, et il utilise le réseau de radiotélescopes à très longue base répartis aux États-Unis, à Hawaï et dans les îles Vierges comme un récepteur large de plusieurs kilomètres. Green Bank possède une parabole de 100 mètres de diamètre – l’équivalent d’un miroir d’un radiotélescope – ce qui en fait la plus grande antenne orientable sur Terre, parfaitement adaptée à ce travail. Pour tester le nouveau système, l’équipe ngRADAR s’est tournée vers la lune pour imager un site d’atterrissage d’Apollo et l’important cratère Tycho.
Ce sont les “images de la plus haute résolution jamais prises de la lune à partir d’un système au sol”, a déclaré Paganelli. Ils révèlent des caractéristiques de la taille d’un mètre et sont susceptibles d’être d’un grand intérêt pour les scientifiques lunaires. “Pouvoir voir la géologie de surface distincte sur le sol du cratère Tycho depuis le sol a été assez époustouflant”, déclare Patrick Taylor, chef de la division radar au NRAO et à l’observatoire de Green Bank. “Il sera intéressant de voir comment les géologues planétaires peuvent utiliser ces informations.”
L’équipe a également détecté avec succès un astéroïde cinq fois plus éloigné que la lune en utilisant moins d’énergie qu’un four à micro-ondes ordinaire. De plus, le nouvel instrument transmet via la bande Ku, une fréquence d’ondes radio plus élevée que celle utilisée par les autres radars planétaires. “Cela signifie que nous verrons [les astéroïdes] sous un” nouveau jour “, ce qui peut fournir de nouveaux détails sur la caractérisation de la surface, tels que la taille des roches, la géologie et la densité”, explique Edgard Rivera-Valentín, scientifique planétaire à l’Université Johns Hopkins Applied Laboratoire de physique, qui n’était pas impliqué dans le projet ngRADAR.
Le suivi des astéroïdes est très amusant pour les scientifiques planétaires, qui parcourent ces morceaux de roche à la recherche d’indices sur le passé de notre système solaire, et c’est également crucial pour l’humanité. La meilleure chance que nous ayons de nous protéger contre les astéroïdes liés à la Terre est de les détecter tôt et de connaître leurs propriétés, telles que leur taille et leur densité. “Plus tôt nous connaissons le risque et plus nous en savons sur l’objet, mieux nous pouvons faire face à la situation”, déclare Taylor.
Le système ngRADAR est mis en ligne à un moment particulièrement critique pour la défense planétaire et la radioastronomie. Après l’effondrement catastrophique du célèbre observatoire d’Arecibo à Porto Rico, il ne reste qu’une seule autre installation d’astronomie radar active : le radar du système solaire Goldstone de la NASA, qui fait partie du Deep Space Network, qui communique avec les engins spatiaux à travers le système solaire. Mettre tous les œufs de l’humanité dans le panier de Goldstone est une décision particulièrement risquée, notamment parce qu’elle “a récemment connu un échec de 18 mois, nous laissant sans capacité de défense planétaire essentielle pendant une période prolongée”, déclare le scientifique planétaire Jean-Luc. Margot de l’Université de Californie à Los Angeles. Le système ngRADAR aide à combler le vide laissé par Arecibo et complète l’installation existante de Goldstone, renforçant les lignes de défense de l’humanité.
Et les premiers résultats de ngRADAR ne sont que le début. L’équipe du projet travaille à l’amélioration de la conception initiale, la considérant comme un cheval de bataille de la radioastronomie pour de nombreuses années à venir. « La technologie est très fiable et permettra un fonctionnement continu pendant des années », déclare Steven Wilkinson, ingénieur chez Raytheon Technologies, qui a construit le système ngRADAR. L’équipe prévoit également d’exploiter les capacités de la prochaine extension du Very Large Array, connue sous le nom de ngVLA, qui fera de ngRADAR le radar planétaire le plus sophistiqué de l’histoire au cours de la prochaine décennie. “Dans cette future configuration, le système dépassera la sensibilité d’Arecibo et permettra des détections à de plus grandes distances”, explique Margot.
