Le plus grand radiotélescope du monde est enfin ouvert aux scientifiques internationaux

Avec la perte d’Arecibo, la collaboration avec la Chine devient d’autant plus importante pour la recherche spatiale.

Sarah Scoles est une journaliste scientifique indépendante basée à Denver, un écrivain collaborateur à Wired et un éditeur collaborateur à Popular Science . Elle est également l’auteur des livres Making Contact: Jill Tarter and the Search for Extraterrestrial Intelligence and They Are Déjà Here: UFO Culture and Why We See Saucers .

Dans les collines de la province chinoise du Guizhou, un bol rocheux naturel abrite le plus grand radiotélescope à une antenne parabolique du monde. Cet instrument, appelé FAST – le radiotélescope sphérique à ouverture de cinq cents mètres – mesure, comme son nom l’indique, 500 mètres, soit environ 1 640 pieds de diamètre, une taille qui aide les scientifiques à détecter des objets plus éloignés et plus faibles. Et fin mars, FAST a commencé à accepter pour la première fois des propositions scientifiques d’astronomes internationaux.

Le timing n’aurait pas pu être meilleur. En août 2020, un câble de support du prochain plus grand télescope de ce type, qui fait partie de l’observatoire d’Arecibo à Porto Rico, le seul télescope de sa catégorie aux États-Unis, s’est cassé. Un autre câble a suivi quelques mois plus tard. Puis, en décembre, avec une bouffée de poussière, la plate-forme d’instruments massive qui était autrefois suspendue au-dessus du télescope s’est écrasée, détruisant la parabole de 305 mètres.

Cette disparition a laissé des astronomes comme James Cordes de l’Université Cornell dans la confusion. Cordes étudie des objets étranges appelés pulsars, des noyaux en rotation qui restent lorsque des étoiles géantes explosent à la fin de leur vie. Les restes, s’ils sont orientés dans le bon sens, projettent des ondes radio vers la Terre, comme des phares très éloignés. Avec Arecibo hors de la table, Cordes – et de nombreux autres astronomes qui ont utilisé Arecibo pour étudier l’évolution des étoiles et découvrir des galaxies lointaines – se sont retrouvés avec une option de moins, et aucune option aussi sensible, pour faire leur travail.

Jusqu’à ce que FAST leur ouvre ses portes, pour la première fois depuis la fin de sa construction en 2016. Après cet achèvement initial, les scientifiques et les ingénieurs ont passé des années à le mettre en service et à le mettre en service scientifiquement complet. Ils l’ont jugé prêt à recevoir des propositions d’utilisateurs potentiels en Chine au début de l’année dernière. “Le calendrier était très serré et il était extrêmement difficile de tout préparer pour l’ouverture au monde à ce moment-là”, a écrit Keping Qiu, professeur à l’École d’astronomie et de sciences spatiales de l’Université de Nanjing, dans un e-mail à Undark. Qiu dirige le comité qui évaluera les idées reçues et a ajouté : « Le groupe FAST a travaillé très dur au cours de l’année écoulée, et maintenant le télescope fait un pas en avant » en s’ouvrant sur le monde.

Si les idées des chercheurs internationaux sont retenues, elles obtiendront environ 10 % du temps du télescope, les 90 % restants allant aux scientifiques chinois. “Nous nous attendons à ce que FAST prenne non seulement la place d’Arecibo pour soutenir les astronomes faisant de la bonne science dans des domaines de recherche pertinents”, a déclaré Qiu, “mais également faire des percées et ouvrir de nouvelles fenêtres pour la recherche en radioastronomie.”

Cette nouvelle ouverture reflète le fonctionnement de nombreux grands observatoires dans le monde, dans lesquels un Open SkiesLa politique permet à n’importe qui de n’importe où de rivaliser pour le temps d’observation. Cela reflète également les efforts plus larges de la Chine pour héberger des installations de classe mondiale que les chercheurs étrangers envient – ​​un flex de muscle mondial. Mais les tensions et les soupçons scientifiques sont actuellement élevés entre les États-Unis et la Chine : les chercheurs américains sont de plus en plus critiqués pour avoir pris de l’argent non divulgué de la Chine, les États-Unis craignent que leur rival ne veuille voler la propriété intellectuelle, et des restrictions concrètes existent pour certains scientifiques de l’espace qui auraient aiment travailler au-delà de ces frontières particulières. La loi fédérale actuelle aux États-Unis, par exemple, limite sévèrement la NASA et ses scientifiques de travailler sur des projets avec la Chine et ses scientifiques. Il s’avère que la collaboration se fait rarement sans complication.

Mais les astronomes américains et chinois espèrent tous deux que cette opportunité particulière fonctionnera néanmoins sans heurts pour les deux parties. « Les observatoires estiment généralement qu’ils bénéficient d’un afflux. Plus il y a de gens de plus d’endroits qui passent et utilisent le télescope », a déclaré Cordes. “Cela soulève en quelque sorte tous les bateaux, cette marée montante.”

Cordes et ses collègues espèrent utiliser FAST à un moment donné pour travailler sur un projet appelé NANOGrav (abréviation de North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves). Le groupe regarde pour voir si les impulsions des pulsars, qui émettent comme sur des roulettes, arrivent en retard ou arrivent en avance. Dans l’ensemble, ce calendrier désordonné indique que des ondulations dans le tissu de l’univers appelées ondes gravitationnelles étirent ou écrasent ledit tissu. Mais pour faire le travail, les astronomes doivent espionner toutes les deux semaines un réseau de pulsars, pour lequel ils avaient déjà utilisé à la fois Arecibo et le prochain plus grand instrument américain, le télescope Green Bank en Virginie-Occidentale. Lorsque Arecibo s’est effondré, l’équipe s’est retrouvée à la recherche d’un nouvel instrument.

Maura McLaughlin, chercheuse principale chez NANOGrav et professeure de physique et d’astronomie à l’Université de Virginie-Occidentale, envisage également de suggérer au télescope FAST de comparer les “transitoires radio rotatifs” ou RRAT – essentiellement des pulsars qui clignotent à l’occasion. Son groupe de recherche a découvert quelques RRAT difficiles à détecter à l’aide d’Arecibo. Avec l’incapacité d’effectuer un suivi à l’aide de cet instrument, FAST est désormais « vraiment le seul télescope possible », déclare McLaughlin.

Qiu s’attend à voir des propositions sur tout, de la chimie compliquée entre les étoiles aux puissantes rafales d’ondes radio dont l’origine reste un mystère. Loren Anderson, également professeur de physique et d’astronomie à WVU, s’intéresse à ce que FAST pourrait révéler sur la façon dont les grandes étoiles affectent l’espace qui les entoure et inhibent la formation de nouvelles étoiles, des recherches qui peuvent aider les scientifiques à comprendre l’évolution de notre galaxie. « Lorsqu’ils ont lancé FAST, Arecibo fonctionnait en très bonne santé », dit-il. « Et maintenant, c’est mort. Et donc je pense que cela fait de FAST un instrument plus attrayant. Il est désormais unique au monde.

FAST sera également la clé des études sur l’hydrogène gazeux neutre, un élément fondamental de l’univers. Un instrument FAST devrait s’avérer utile pour cette enquête. Conçu et construit par des ingénieurs australiens , le récepteur permet à FAST d’observer simultanément 19 points distincts dans le ciel.

Sur des projets comme celui-ci, les radioastronomes chinois et australiens collaborent souvent, en partie parce qu’ils ont une relation existante grâce à un autre effort de télescope appelé Square Kilometer Array , un projet dont les États-Unis ont abandonné en 2011. Parmi les efforts les plus ambitieux de l’astronomie, le réseau comprendra un réseau de milliers de paraboles et jusqu’à un million d’antennes, réparties en Afrique du Sud et en Australie, qui formeront ensemble un télescope géant.

Mais la collaboration scientifique avec la Chine peut devenir compliquée pour les scientifiques américains. Des enquêtes récentes aux National Institutes of Health, par exemple, ont conduit au licenciement ou à la démission de dizaines de personnes qui n’ont pas divulgué de financement étranger ou de participation à des programmes de talents étrangers – et 93% des enquêtes impliquaient la Chine.

Une politique de 2011 rend la collaboration particulièrement difficile pour certains scientifiques fédéraux. La législation, familièrement appelée l’amendement Wolf, interdit à certaines agences gouvernementales américaines de travailler avec la Chine sans consultation avec le FBI et sans notification du Congrès. La stipulation est venue à la demande de Frank Wolf, alors un représentant de la Chambre de Virginie. « Il avait, faute d’un meilleur mot, peur que nous donnions nos secrets technologiques à l’un de nos plus grands concurrents », explique Makena Young, chercheuse associée au Center for Strategic and International Studies. La législation pourrait empêcher la NASA, le Bureau de la politique scientifique et technologique et le Conseil national de l’espace de travailler sur des programmes bilatéraux ou des collaborations avec la Chine.

Bien que la disposition reste dans les livres, plus de coopération s’est produite récemment que par le passé. En 2019, lorsque la Chine a envoyé son vaisseau spatial lunaire, Chang’e 4, sur la face cachée de la lune, l’un des orbiteurs lunaires de la NASA a pris une photo du rover après son atterrissage. En ce qui concerne les programmes spatiaux, Young déclare : « C’est vraiment la plus grande représentation de la collaboration au cours de la dernière décennie. »

Selon Young, l’amendement nuit à l’innovation scientifique, limite la diversité des perspectives et pousse la Chine à « concurrencer encore plus ce que nous faisons », dit-elle.

En dehors de ces restrictions fédérales et exigences de divulgation, cependant, les radioastronomes américains peuvent travailler et travaillent avec la Chine. Les scientifiques de Green Bank, par exemple, ont été consultés sur le développement de FAST. McLaughlin a une subvention de la National Science Foundation qui envoie ses étudiants de l’Université de Virginie-Occidentale en Chine chaque été. Elle craignait d’inclure cet échange dans sa demande de subvention, pensant qu’elle pourrait être confrontée à des restrictions ou à un examen plus approfondi, mais ce n’était pas le cas. « Nous n’avons eu aucun problème avec cela », dit-elle.

La participation de la Chine à l’International Pulsar Timing Array, une entreprise mondiale qui rassemble des projets à plus petite échelle comme NANOGrav, n’a pas non plus affecté la capacité de NANOGrav à obtenir un financement américain, selon McLaughlin. Elle est reconnaissante, scientifiquement et personnellement. « La plupart des collègues chinois avec qui nous travaillons très étroitement, nous les connaissons très bien », dit-elle. « Il y a beaucoup de confiance mutuelle.

Cette confiance peut être la clé de la recherche, car une connexion avec des installations chinoises est désormais nécessaire pour certains types de recherche. La plupart des observations que McLaughlin et son équipe aimeraient faire, a-t-elle déclaré, ne peuvent se produire sans de tels télescopes vraiment massifs.

Le fait que la Chine abrite le plus grand télescope du monde n’est pas une anomalie ponctuelle : le pays a renforcé sa présence scientifique mondiale au cours des deux dernières décennies. En astronomie, par exemple, le pays a récemment lancé deux satellites qui surveillent le ciel entier pour certains des événements les plus brillants de l’univers, appelés sursauts gamma ; Les deux observatoires gamma de la NASA ont 17 et 13 ans. La Chine a également récemment construit un laboratoire de physique profondément sous terre , où la terre au-dessus le protège et permet une collecte de données vierges, et le pays prévoit de construire un radiotélescope orientable un peu plus grand que Green Bank.

Sur le plan de la collaboration, la Chine prévoit de partager des échantillons de son atterrisseur lunaire Chang’e-5, qui est retombé sur Terre en décembre 2020, avec la communauté internationale (bien que la politique américaine puisse empêcher une partie de ce partage).

Une telle infrastructure et cette collaboration aident à la progression de la science elle-même. Mais ils fonctionnent aussi comme des outils politiques. La prouesse scientifique n’est pas seulement la poursuite de la connaissance pure : c’est aussi une forme de ce que les politologues appellent le soft power.

« Le soft power est la capacité d’influencer les autres en leur offrant ce qu’ils veulent », explique Victoria Samson, directrice du bureau de Washington à la Secure World Foundation , un groupe de réflexion sur la durabilité de l’espace. Parfois, cela ouvre des possibilités de collaboration dans d’autres domaines sans rapport, comme le commerce. L’idée générale, poursuit Samson, suit la maxime « Vous attrapez plus de mouches avec du miel qu’avec du vinaigre ».

Kevin Pollpeter, chercheur spécialisé dans le programme spatial chinois au CNA, un groupe de réflexion qui travaille avec des agences allant de la NASA à la National Science Foundation en passant par le ministère de la Défense, est d’accord avec la logique de Samson. « Il ne s’agit pas de larguer des bombes sur les gens ou de les menacer », dit-il. « Il s’agit davantage de montrer que vous pouvez gagner en influence en augmentant votre prestige ou votre statut. » Les États-Unis visaient à être les premiers sur la lune, par exemple, pour montrer leur force pendant la guerre froide. La Chine a maintenant mis à disposition un énorme télescope après la chute de son concurrent. «Ce n’est qu’un autre exemple de leur capacité à fournir quelque chose que les États-Unis ne peuvent pas actuellement», explique Samson.

Qiu dit que la principale motivation de l’ouverture du télescope est axée sur la recherche et que le calendrier était basé sur le moment où FAST, qui a passé l’inspection technique et la validation scientifique au début de 2020, était prêt pour les heures de grande écoute. « Les télescopes sont construits pour l’astronomie, pour la science. Et les astronomes qui font de la recherche observationnelle souhaitent utiliser des télescopes partout dans le monde, tant que les télescopes répondent à leurs besoins scientifiques », dit-il. “Mais nous serons également très heureux de voir qu’une telle ouverture joue un rôle positif dans l’échange culturel et montre l’importance de la collaboration internationale.”

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