Le CNRS, grand explorateur de l’Univers

« À la croisée des enjeux scientifiques, économiques, militaires et climatiques, l’espace deviendra une infrastructure à la fois invisible et omniprésente », souligne la nouvelle stratégie spatiale française pour la période 2025-2040. Présentée le 12 novembre dernier, à l’occasion de l'inauguration des installations du commandement de l'espace à Toulouse par le président Emmanuel Macron, cette stratégie fait la part belle à la recherche scientifique et à l’exploration spatiale, à laquelle elle consacre un pilier entier. « C’est un signal fort qui est envoyé en affirmant que la science doit absolument conserver toute sa place dans l’espace, à un moment où celui-ci devient de plus en plus commercial », précise Alain Schuhl, directeur général délégué à la science du CNRS. Et l’organisme a toute sa place à jouer au sein de cette stratégie, lui qui, de par son expertise fondamentale, « explore les frontières de l’Univers pour comprendre », « défend et développe le patrimoine commun », tout en « anticipant les ruptures technologiques ».

L’un des objectifs stratégiques mentionné dans le pilier dédié à la recherche scientifique sera de poursuivre une politique ambitieuse dans les sciences de l’Univers, en consolidant ses partenariats internationaux, en soutenant les filières instrumentales d’excellence et en mobilisant la recherche nationale pour préparer les grandes missions de demain. « Les axes de recherche détaillés dans cette stratégie sont parfaitement alignés avec les thématiques que nous avions identifiées comme étant prioritaires dans le cadre des travaux de prospective menés par le comité des programmes scientifiques du CNES », observe Nabila Aghanim, directrice de recherche CNRS à l’institut d’astrophysique spatiale et présidente du comité d’évaluation sur la recherche et l'exploration spatiale du CNES. 

« Il s’agit notamment de mieux comprendre l’origine de l’Univers et les lois fondamentales qui le régissent, mais aussi la formation, l’évolution et l’habitabilité des systèmes exo-planétaires et solaires. L’étude des processus qui gèrent le vivant et la matière dans l’espace est également une priorité. Nous chercherons notamment à identifier quelles sont les origines des perturbations de la matière qui donnent naissance aux galaxies. Et à l’intérieur de ces galaxies, comment le cycle de vie de la matière chaude, qui est chauffée par les trous noirs supermassifs, interagit avec le cycle de vie de la matière froide, qui elle se condense et forme les planètes et les étoiles », détaille la chercheuse. Du côté du CNRS, « la vie dans l’Univers est également l’un des six nouveaux défis transverses définis en avril dernier par l’organisme dans son Contrat d’objectif, de moyens et de performance » souligne Marc Ollivier, directeur de l’institut d'astrophysique spatiale¹ d'Orsay et chargé de mission spatial au CNRS. 

L’objectif est de structurer les communautés de recherche autour de cet enjeu stratégique. Car notre Univers recèle toujours bien des mystères, comme l’origine de notre système solaire par exemple. Un élément déterminant pour découvrir comment notre système solaire s’est formé, mais aussi comment les autres systèmes planétaires se sont constitués. « L’exploration in situ des planètes devra aussi se poursuivre, en allant au-delà de la planète Mars, ajoute-il. A l’horizon 2040-2050, nous projetons d’effectuer des analyses sur les satellites de Jupiter et de Saturne ».     

Le CNRS, architecte des instruments

Pour mener à bien ces explorations, il est nécessaire de pouvoir s’appuyer sur des instruments de pointe, capables d’opérer dans les situations les plus extrêmes. « L’innovation technologique est la colonne vertébrale de l’exploration spatiale, souligne Nabila Aghanim. Certains détecteurs doivent par exemple pouvoir être refroidis à des températures proches du zéro absolu afin d’être opérationnels ». Ces outils technologiques sont principalement conçus au sein des laboratoires de recherche suivant une philosophie « techno push » qui permet de bénéficier d’instrument à la pointe en termes de performances, précise Marc Ollivier : « il est nécessaire de développer des instruments adaptés, qui peuvent être embarqués à bord de rovers ou de sondes, et qui vont parfois prélever des échantillons afin de les ramener sur Terre pour les analyser au sein de nos laboratoires ». 

Le savoir-faire français en matière de conception d’instruments irrigue le tissu socio-économique du spatial en France et s’exporte jusque sur la Planète Rouge. Dans le cadre des missions d’exploration menées par la NASA, plusieurs outils développées par des équipes de recherche française équipent ainsi les rover martiens Curiosity et Perseverance. Ce dernier, qui s’est posé sur la Planète Rouge en février 2021, est doté d’un ensemble instrumental nommé SuperCam capable d’analyser la composition chimique des roches martiennes. Cet outil de pointe est né d’une étroite collaboration entre le Laboratoire national de Los Alamos, situé aux Etats-Unis et l’institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP) de Toulouse, avec la contribution de l’Université de Valladolid en Espagne.   

L’espace un lieu d’observation

L’espace est aussi un lieu d’observation unique pour mieux connaitre notre planète. L’un des points-clé de la nouvelle stratégie spatiale nationale sera donc de renforcer la contribution de notre pays dans l’étude des sciences de la Terre depuis l’espace. « Le CNRS y participe activement avec la production et l’exploitation de données issues notamment des mesures obtenues par satellites », souligne Marc Ollivier. « Ces observations réalisées depuis l’espace permettent d’avoir une vision vraiment globale de l’évolution des systèmes terrestres, et sur de longues échelles de temps. Grâce aux mesures effectuées par les satellites, nous pouvons par exemple répertorier les variations de masse des grands glaciers sur Terre, mesurer les niveaux d’eau sur les lacs et les rivières, ou encore mieux identifier et caractériser les différents courants océaniques », se réjouit Jean-François Crétaux, chercheur au sein du laboratoire d'études en géophysique et océanographie spatiales (LEGOS)² à Toulouse. 

L’une des missions les plus importantes dans ce domaine a démarré en décembre 2022, avec le lancement du satellite SWOT - pour Surface Water and Ocean Topography. Cette mission, issue d’un partenariat entre le CNES et la NASA, apporte de nombreuses informations inédites sur les eaux de surface et leur dynamique. « Ce satellite est doté d’une nouvelle technologie basée sur l’interférométrie qui permet d’avoir une vision très fine et globale de la topographie des océans et des eaux de surface continentales », précise Jean-François Crétaux, qui était également jusqu’à fin 2024, directeur du volet hydrologique de la mission SWOT.  « Les modèles développés au sein de nos laboratoires ne servent pas uniquement à améliorer les connaissances scientifiques. Ils doivent aussi guider les décisions politiques dans le cadre de la lutte contre le changement climatique, en préparant et en anticipant notamment d’éventuels changements brutaux. Il y a donc un immense enjeu sociétal derrière ces observations », confie Marc Ollivier.      

Une collaboration européenne renforcée et nécessaire

En parallèle, cette nouvelle stratégie spatiale française insiste également sur la nécessité de renforcer nos collaborations avec les autres pays européens. Les ministres en charge de l’espace des 23 pays membres de l’Agence spatiale européenne (ESA) se sont réunis les 26 et 27 novembre dernier en Allemagne afin d’acter une augmentation significative des budgets consacrés aux programmes de recherche spatiale européens. Mais pour permettre à la recherche scientifique de garder toute sa place dans l’espace, il est nécessaire d’adapter la réglementation, souligne Marc Ollivier : « afin que ce milieu ne se retrouve pas saturé, notamment par les constellations de satellites, il faut définir un certain nombre de règles quant à la manière d’utiliser les orbites et de les libérer lorsque les missions sont terminées.Le CNRS intervient aussi dans la réflexion pour la mise en place des premiers textes européens sur le sujet dans le cadre du Space Act, le nouveau règlement chargé d’encadrer les activités spatiales dans l’UE ». Au moment où l’espace suscite plus que jamais l’appétit des milieux économiques, les scientifiques doivent s’assurer de pouvoir y garder une place de choix.