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Le noeud central d’antennes paraboliques au coeur du Square Kilometre Array tel que vu sur le site proposé à Karoo, en Afrique du Sud. (Crédit: SKA Organisation)

 

Phase 1 Phase 2
NomSquare Kilometre Array
SitesAustralie (basse fréquence) et Afrique du Sud (moyenne fréquence)
Membres de l’organisationAfrique du Sud, Allemagne, Australie, Canada, Chine, Espagne, France, Indie, Italie, Nouvelle-Zélande, Pays-Bas, Royaume-Uni, Suède
Date d’achèvement prévue20232030
Fréquences/Longueurs d’ondeRadio: 6m à 20cm (SKA-low: 50 MHz à 350 MHz; SKA-mid: 350 MHz à 15.3 GHz)
Nombre de d’antennes paraboliquesSKA-mid: 197 antennes paraboliques de 15-m de large (complémenté par 131,000 antennes pour SKA-low)SKA-mid: ~3000 antennes paraboliques de15-m de large (complémenté par jusqu’a un million d’antennes pour SKA-low)
Aire de collection0.1 kilomètre carré1 kilomètre carré

 

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L’instrument SKA Low Frequency Aperture Array en Australie sera composé de centaines de milliers d’antennes dipôles. (Crédit: SKA Organisation)

CONCEPTION DU PROJET

Au cours de l’Union internationale des sciences radio (URSI) en 1993, la communauté mondiale de l’astronomie a entrepris un effort global pour élaborer les objectifs scientifiques et les spécifications techniques d’un observatoire radio de la prochaine génération. En 2000, le projet proposé a commencé à prendre forme avec la création du Comité de direction international du Réseau d’un kilomètre carré, ou Square Kilometre Array (SKA), qui comprenait onze pays signataires, dont le Canada.

Le Plan à long terme (PLT) préparé en 2000 pour la Société canadienne d’astronomie (CASCA) a identifié l’étude d’un concept canadien d’un grand réflecteur adaptatif (LAR) qui pourrait être utilisé dans le SKA comme la première priorité pour les projets de taille moyenne. Le PLT 2010 a confirmé cette priorité et a mis l’accent sur la synergie entre le SKA et les prochaines missions au sol et spatiales comme le Télescope de trente mètres (TMT) et le télescope spatial James Webb (JWST), le successeur de Hubble.

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La phase 1 du SKA comprendra un instrument de moyenne fréquence en Afrique du Sud et un instrument de basse fréquence en Australie. (Crédit: SKA Organisation)

MISSION DU PROJET

Le projet SKA réunit des astronomes, des ingénieurs et des scientifiques de 13 pays membres (dont le Canada) pour construire le plus grand radiotélescope du monde, qui aura une superficie de plus d’un kilomètre carré (ou un million de mètres carrés). L’ampleur sans précédent de ce projet, qui comprend des milliers d’antennes paraboliques et jusqu’à un million d’antennes à basse fréquence, permettra aux astronomes de sonder le ciel radio avec une résolution beaucoup plus élevée que celle du télescope spatial Hubble et à un rythme beaucoup plus rapide que ce qui est actuellement possible pour un télescope de recensement.

Le SKA suivra un calendrier en phases et utilisera un certain nombre d’installations de radioastronomie déjà existantes dans son réseau. Ces télescopes « précurseurs » et « éclaireurs », comme le télescope MeerKAT de 64 coupoles en Afrique du Sud et le télescope ASKAP (Australian Square Array Pathfinder) de 36 coupoles en Australie, ouvrent la voie aux technologies qui seront nécessaires pour traiter les énormes quantités de données produites par le SKA.

La phase 1 du SKA devrait être achevée d’ici 2023 et fournira environ 10 % de la surface totale de collection aux fréquences radio basses et moyennes. La phase 2 permettra l’utilisation de l’ensemble de la surface de collection proposée d’ici 2030. Une phase 3 pourrait être ajoutée pour sonder des longueurs d’ondes radio encore plus longues. L’approche véritablement novatrice du SKA en ce qui concerne les divers instruments, la configuration des récepteurs et les sites des télescopes permettra une véritable science transformationnelle et contribuera à redéfinir notre compréhension de l’Univers tel que nous le connaissons. De plus, nous nous attendons à ce qu’un certain nombre de technologies dérivées émergent d’un tel tour de force d’ingénierie technique. Le Wi-Fi est justement l’une de inventions utilisées dans notre vie quotidienne qui a été mise au point par des radioastronomes.

LE RÉSEAU

Le SKA étudiera l’Univers aux longueurs d’onde radio. Les radiotélescopes sont conçus très différemment des télescopes optiques et infrarouges qui utilisent des miroirs. Bien que certains radiotélescopes n’utilisent qu’une seule antenne, comme le télescope Arecibo de 305 m à Porto Rico, bon nombre d’entre eux sont constitués d’un ensemble d’antennes paraboliques qui peuvent agir comme un seul télescope massif. Un exemple bien connu est le Very Large Array (VLA) à Socorro, au Nouveau-Mexique, qui comprend 27 antennes radio de 25 m. Ces réseaux agissent comme des télescopes à antenne parabolique unique dont le diamètre correspond à la longueur de la distance entre les deux antennes les plus éloignées. Cette distance est appelée la ligne de base, et cette technique est appelée l’interférométrie. Dans le cas du SKA, la plus grande ligne de base lors de la Phase 1 sera de 150 km, une distance ahurissante! Les antennes seront disposées dans de multiples configurations à bras spiraux, ce qui a été déterminé comme étant la meilleure façon d’optimiser la polyvalence du SKA et sa capacité d’imagerie à haute résolution.

En plus des milliers d’antennes radio orientables déployées dans plusieurs pays, des antennes dipôles à basse fréquence et des antennes à moyenne fréquence seront également utilisées comme récepteurs du SKA. En 2012, l’organisation du SKA a accepté de répartir le SKA sur deux sites différents : l’Australie et l’Afrique du Sud. Le siège de l’organisation du SKA est situé au Royaume-Uni. Comme pour les télescopes optiques, le choix du site était essentiel pour utiliser au mieux la conception innovante du SKA. Des critères de sélection tels que les interférences radioélectriques, le climat, la température et les caractéristiques de l’ionosphère et de la troposphère de la Terre ont tous été pris en compte.

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Les antennes paraboliques du SKA seront disposées en forme de bras spiraux, les antennes s’étendant jusqu’à de grandes distances des noyaux centraux. (Crédit: SKA Organisation)

MISSION SCIENTIFIQUE

En tant que radiotélescope le plus grand et l’un des plus sensibles au monde, le SKA permettra aux astronomes de répondra à certaines des plus grandes questions que nous nous posons encore sur l’Univers. Les principaux moteurs scientifiques du SKA sont les suivants:

  • Évolution des galaxies, cosmologie et énergie sombre
  • Tests de gravité à l’aide de pulsars et de trous noirs
  • Origine et évolution du magnétisme cosmique
  • Sonder l’aube cosmique lorsque les premiers trous noirs et étoiles se sont formés
  • Le berceau de la vie, les exoplanètes et la recherche de la vie extraterrestre

En plus de ces thèmes, la conception polyvalente et flexible du SKA signifie que le télescope sera capable de s’adapter pour répondre à des questions complètement nouvelles et inexplorées, menant à des découvertes complètement inattendues.

ÉCHÉANCIER

  • Septembre 1993: Le Large Telescope Working Group est créé à la suite de l’Union internationale des sciences radio pour mettre au point un observatoire radio de la prochaine génération.
  • 1997: Huit institutions de six pays (Australie, Canada, Chine, États-Unis, Inde et Pays-Bas) signent un protocole d’accord pour coopérer à un programme d’étude menant à un futur très grand radiotélescope.
  • Août 2000: Le Comité de direction international du SKA est établi entre onze pays (Allemagne, Australie, Canada, Chine, États-Unis, Inde, Italie, Pays-Bas, Pologne, Royaume-Uni, Suède et Italie) au moyen d’un protocole d’entente.
  • Octobre 2007: L’Université de Manchester, au Royaume-Uni, est choisie pour accueillir le bureau de projet du SKA.
  • 2008-2012: La conception du système du télescope SKA est mise au point.
  • Décembre 2011: L’organisation SKA, une société à but non lucratif, est créée pour diriger le projet SKA.
  • 2012: Début des travaux de pré-construction pour le SKA. Les membres de l’organisation SKA se mettent d’accord sur deux sites pour le projet : l’Australie et l’Afrique du Sud.
  • 2013: Le plafond des coûts du projet SKA est fixé et les consortiums de conception pour les différents aspects du projet commencent leurs travaux.
  • 2016: La construction de la phase 1 du SKA est approuvée et les systèmes prototypes sont déployés.
  • 2018: Début de la construction de la phase 1 du SKA (qui doit s’achever vers 2023). Début d’une étude de conception détaillée de la phase 2 du SKA.
  • Mars 2019: L’Observatoire du SKA (SKAO) est fondé à Rome par sept premiers pays membres : Afrique du Sud, Australie, Chine, Italie, Pays-Bas, Portugal, Royaume-Uni et Italie.

L’échéancier suivant est une estimation et est sujet à changement:

  • 2020: Début des première études scientifiques avec la phase 1 du SKA.
  • 2023: Début de la construction de la phase 2 du SKA (qui doit s’achever vers 2030).

Pour plus d’informations sur le Square Kilometre Array, veuillez consulter le site SKA d’ACURA http://www.skatelescope.ca ou celui de l’organisation SKA Organisation http://www.skatelescope.org.