Un satellite de la taille d’une valise rejoindra l’orbite lunaire pour capter, depuis la face cachée de la Lune, un signal radio émis par l’hydrogène avant l’apparition des premières étoiles.
Après le Big Bang, l’Univers a traversé une longue période sans lumière propre, les âges sombres cosmiques, avant que les premières étoiles n’allument l’aube cosmique, quelque 400 millions d’années plus tard. Aucun télescope n’a jamais observé directement cette phase, car l’hydrogène de cette époque émet un signal radio à 21 centimètres de longueur d’onde, brouillé sur Terre par l’ionosphère et par les émissions FM ou satellite. Le professeur Eloy de Lera Acedo, du laboratoire Cavendish à Cambridge, a conçu CosmoCube avec son équipe, pour capter ce signal depuis la face cachée de la Lune, protégée en permanence des ondes terrestres.
CosmoCube exploite quarante minutes de silence radio par orbite
CosmoCube pourrait tenir dans une valise de cabine. Il est construit sur la plateforme SSTL-21 de Surrey Satellite Technology. Un radiomètre miniaturisé, fondé sur la technologie récente des systèmes sur puce radiofréquence, capte les fréquences entre 10 et 50 mégahertz, la plage occupée par le signal à 21 centimètres une fois décalé par l’expansion de l'’Univers.
En orbite lunaire, chaque tour dure deux heures, dont quarante minutes derrière la face cachée, à l’abri de toute interférence terrestre. Sur deux ans de mission, l’équipe doit collecter 1 000 heures de données cumulées.
L'’agence spatiale britannique, la UK Space Agency, a investi plus de 2,3 millions d’euros dans CosmoCube, complétés par des fonds de la Kavli Foundation et du Science and Technology Facilities Council, pour un budget total inférieur à 58 millions d’euros, le plafond fixé par l’appel exploratoire de l’Agence spatiale européenne pour ses missions dites mini-Fast, conçues pour coûter moins qu’un programme scientifique classique.
Un lancement est espéré dans les cinq prochaines années, après des prototypes déjà fonctionnels en laboratoire et des tests environnementaux en cours. Au-delà de ce signal, les données doivent éclairer le rôle de la matière noire dans la formation des premières étoiles et galaxies, un objectif porté notamment par David Bacon, professeur à l’université de Portsmouth et coauteur de l’étude.
La Chine et la Hollande ont aussi tenté l’écoute depuis la face cachée
En janvier 2019, la sonde chinoise Chang’e-4 s’est posée sur la face cachée avec trois antennes FLRS, tandis que le satellite relais Queqiao, positionné au point de Lagrange Terre-Lune L2, portait trois antennes jumelles du projet NCLE, une collaboration entre la Chine et l’université néerlandaise de Radboud. Repliées pendant dix-huit mois, les antennes de Queqiao se sont déployées avec difficulté une fois en orbite.
Les scientifiques cherchaient malgré tout à isoler, en comparant les mesures des deux engins, le même signal à 21 centimètres, vieux d'environ 12,7 milliards d'années, à la faveur du silence radio que doit exploiter CosmoCube.
Pourtant, plusieurs programmes lunaires nationaux, notamment américain et indien, menacent aujourd'hui ce même silence. Selon Phil Bull, professeur de cosmologie au Jodrell Bank Centre for Astrophysics, « d'autres missions lunaires prévues risquent d'apporter exactement le type de bruit radio généré par l'homme que la mission cherche à fuir ».
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