Quiconque a déjà travaillé dans une équipe sait que sa force réside dans la coordination et une vision partagée. Cependant, il n’est pas toujours facile de fournir cette coordination et cette vision partagée, et toute équipe qui manque de cette cohésion devient plus un obstacle qu’une aide.
La science n’est pas à l’abri des difficultés de diriger des équipes efficaces. Il y a beaucoup à gagner d’une meilleure coordination entre différents silos et emplacements physiques. Récemment, une réunion au Chili a incité un groupe de scientifiques à proposer un plan pour changer cela. Le résultat est un livre blanc qui souligne les avantages potentiels de la coordination au sol, orbitale et in situ observations basées sur des objets. Mais plus important encore, cela suggère une autre voie à suivre où toute la communauté des sciences spatiales peut bénéficier du type de production coordonnée qui ne peut provenir que d’une équipe cohésive.
Le chemin suggéré exposé dans le livre blanc a commencé à Planètes2020 conférence au Chili, organisée par le Observatoire ALMA. La réunion a eu lieu en mars, juste avant que l’épidémie de coronavirus ne commence à restreindre les voyages. Lors de la conférence, de nombreuses discussions ont porté sur les capacités des différentes plates-formes d’observation terrestres et spatiales. L’intention était d’en apprendre davantage sur les missions qui coordonnaient les observations au sol et dans l’espace, et d’étoffer des idées futures sur la manière de reproduire cette coordination avec des plates-formes nouvelles et existantes pour tirer le meilleur parti de leurs différentes capacités. L’auteur principal du livre blanc, Vincent Kofman, chimiste de recherche à Centre de vol spatial de Goddard, a assumé la tâche de coordonner cette équipe et a produit un document qui présente clairement une meilleure façon d’effectuer des observations.
La principale raison pour laquelle une telle coordination est importante tient à la manière dont les systèmes d’imagerie interagissent avec différentes longueurs d’onde de lumière. le spectre électromagnétique est extrêmement grand. Il comprend tous les types de lumière, tels que la radio, l’infrarouge, les rayons X, l’ultraviolet et la lumière visible. Il n’y a pas un seul capteur qui puisse collecter des données dans toutes ces différentes longueurs d’onde en même temps. Par conséquent, les scientifiques ont développé une pléthore d’instruments extrêmement efficaces pour collecter des données dans un spectre spécifique, comme la radio (ALMA) ou l’infrarouge de milieu de gamme (James Webb).
L’inconvénient de cette spécialisation est que ces instruments sont aveugles dans d’autres gammes spectrales. Si une équipe scientifique n’observe que dans un seul type de lumière, il est possible qu’elle passe à côté d’aspects importants d’un phénomène qu’elle étudie et qui ne sont visibles que dans une bande spectrale différente.
Une grande partie des données scientifiques planétaires collectées est le résultat d’engins spatiaux qui sont envoyés à un système planétaire pour effectuer in situ observations. Cependant, en raison du coût élevé de développement de systèmes spatiaux, puis de leur mise en orbite, les planificateurs de mission in situ les missions doivent être très sélectives quant aux types d’instruments qu’elles autorisent à bord de leur vaisseau spatial. Cela signifie normalement qu’ils ne sont pas en mesure d’apporter des imageurs capables de couvrir tout le spectre électromagnétique.
C’est là qu’intervient la coordination avec les télescopes au sol et en orbite proche de la Terre. Il existe de nombreux télescopes dans ces endroits, tels que le Désert d’Atacama ou Hawaï Mauna Kea, qui sont extrêmement grandes et peuvent fournir des images à très haute résolution dans des bandes spectrales spécifiques, telles que la radio, les micro-ondes ou l’infrarouge. Infrarouge est particulièrement utile car de nombreux points de données physiques peuvent être obtenus en une seule mesure, tels que la pression, la température et les abondances moléculaires. Si un planificateur de mission d’une mission d’exploration planétaire de vaisseau spatial peut coordonner des observations avec ces observatoires spécialisés beaucoup plus grands, il n’aura plus besoin de les inclure dans leur propre vaisseau spatial. Cependant, s’ils sont incapables de coordonner des observations simultanées, ils perdraient alors les spectres que les observatoires plus proches de chez eux peuvent fournir.
Un autre avantage des observatoires terrestres sur leur in situ homologues est leur capacité à imager une planète entière à la fois. De nombreux orbiteurs ou vols par missions ne sont capables de mesurer qu’une partie de leur sujet à un moment donné. Il en résulte une perte de compréhension contextuelle, en tant que phénomènes dynamiques qui pourraient être observés en un seul endroit par le in situ les engins spatiaux peuvent ne pas être présents sur toute la surface de la planète ou de la lune. Le soutien des télescopes terrestres, que ce soit au sol ou dans l’espace, pourrait fournir ce contexte plus large qui manque au vaisseau spatial lui-même.
Ce type de coordination pour couvrir toutes les bases spectrales a déjà été accompli avec un in situ mission planétaire: la Junon vaisseau spatial actuellement en orbite autour de Jupiter. La coordination qui en a résulté entre le vaisseau spatial Juno et une série d’observatoires terrestres a abouti à plus de 40 articles utilisant des données provenant de plus d’une source d’observation du système Jupiter pendant cette période.
Il existe de nombreux autres fruits d’observation à portée de main pour des efforts coordonnés comme ceux de Juno. Mars est d’un intérêt particulier, car c’est la planète la plus étudiée en dehors de la Terre, et la seule avec des rovers actifs physiquement à sa surface. Les scientifiques intéressés à comprendre d’où vient le méthane de l’atmosphère de Mars bénéficieraient certainement d’une campagne d’observation coordonnée entre plusieurs des orbiteurs autour de Mars (TGO et MAVEN) et des télescopes terrestres tels que ceux de la NASA Installation de télescope infrarouge à Hawaii.
Les orbiteurs autour de Mars fournissent d’excellentes tranches bidimensionnelles de données spectrales lorsqu’ils passent au-dessus d’une bande spécifique de la planète. Cependant, des observatoires plus proches de la Terre peuvent fournir des données sur tout l’hémisphère de la planète qui leur fait face, et ajouter une couche de profondeur qui permettrait aux scientifiques de reconstituer une image en trois dimensions qui serait impossible en utilisant uniquement les données des orbiteurs.
Il existe encore des limites aux observations terrestres, telles que le fait que le méthane est également présent dans l’atmosphère terrestre, ce qui pourrait fausser les données lorsque l’on regarde Mars. Pour contourner ce problème, les scientifiques ont mis au point une méthode ingénieuse d’observation de Mars uniquement lorsqu’elle s’éloigne (ou se rapproche) de la Terre à plus de 13 km par seconde. Cette vitesse différentielle rouge- (ou bleu-) décale suffisamment la signature spectrale du méthane martien pour qu’il puisse être différencié de celui simplement présent dans l’atmosphère terrestre.
Une autre cible particulièrement intéressante des observations conjointes est Titan, qui a fait l’objet d’un examen minutieux ces dernières années en raison de ses lacs d’hydrocarbures et de son cycle hydrologique à base de méthane / éthane.
La lune est si intéressante qu’elle est sur le point de recevoir sa propre in situ visiteur sous la forme du Libellule mission. Lorsque Dragonfly atterrira en 2034, l’équipe du livre blanc espère que de nombreux télescopes terrestres tourneront les yeux vers Titan, car les données collectées à la surface pourront alors être coordonnées avec des observations plus éloignées. Dragonfly sera équipé d’un spectromètre de masse, qui permet la détection de molécules impossibles à voir à distance, et révèle la composition complète de l’atmosphère. L’observation terrestre pourrait à son tour fournir un contexte pour ces mesures.
Ces observations combinées se concentreront sur la chimie organique qui se déroule sur la lune. Un outil basé sur la Terre particulièrement utile est ALMA, l’observatoire qui a organisé la conférence qui a lancé le livre blanc. ALMA est une série de radiotélescopes, qui sont particulièrement bons pour observer les composés organiques et faire des cartes détaillées de ses sujets d’observation. Les deux capacités seraient particulièrement utiles pour aider la mission Dragonfly, et les opérateurs d’ALMA connaissent déjà très bien Titan.
La matrice a en fait utilisé Titan comme cible d’étalonnage pendant un certain nombre d’années après son lancement, en raison de sa luminosité et de sa stabilité apparente. La richesse des observations a permis aux chercheurs d’étudier Titan et l’évolution de son atmosphère, révélant des processus dynamiques et conduisant à une meilleure compréhension de la lune. Malheureusement, il a également révélé que Titan évolue activement, ce qui le rend moins approprié comme cible d’étalonnage de flux. L’équipe ALMA est ensuite passée à l’utilisation d’un pulsar pour les futurs étalonnages.
Toutes les données que l’équipe ALMA a collectées, ainsi que presque toutes les données astronomiques de tous les observatoires qui pourraient être enrôlés dans les efforts d’observation conjoints sont finalement rendues gratuites pour le public. Cependant, à moins que les données sur un objet donné aient été collectées simultanément par plus d’un observatoire, les avantages de la coordination sont perdus car les phénomènes transitoires ne seraient pas présents dans ces deux ensembles de données. Il peut y avoir des données simultanées d’un objet collectées par plus d’une plate-forme d’observation enfouies dans leurs archives de données. Cependant, la coordination des efforts d’observation futurs est beaucoup plus susceptible d’aboutir à de nouvelles découvertes plutôt qu’à la recherche d’anciennes données. Des observations concertées peuvent révéler des phénomènes qui ne seraient pas visibles sans la combinaison des ensembles de données, révélant de nouveaux aperçus passionnants de mondes étrangers.
La coordination du plus grand nombre possible de ces efforts d’observation futurs est l’objectif principal du nouveau livre blanc. Lorsque l’enquête décennale que le document est censé aborder se réunira dans quelques années, cette équipe aura l’occasion de coordonner un avenir beaucoup plus brillant pour l’observation planétaire.
Apprendre encore plus:
ArxiV: Synergies entre les observations au sol et spatiales dans le système solaire et au-delà
ALMA: Conférence Planets2020
Le journal astrophysique: Imagerie UV / optique / IR haute résolution de Jupiter en 2016-2019
