L'Institut des concepts avancés de la NASA (NIAC) a récemment publié un rapport d'étude de phase I sur un système de positionnement cosmique (CPS), proposant un nouveau chemin technologique pour mesurer le taux d'expansion de l'univers via le déploiement d'un réseau de satellites répartis dans le système solaire. Ce rapport a été soumis au serveur de prépublication arXiv.
Le concept du système de positionnement cosmique découle de l'exploration du problème de la « tension de Hubble ». La constante de Hubble est un paramètre clé décrivant le taux d'expansion actuel de l'univers, mais les valeurs obtenues par différentes méthodes de mesure divergent. La valeur mesurée en utilisant le fond diffus cosmologique est d'environ 67,4 km/s/Mpc, tandis que celle obtenue par l'observation des céphéides et des supernovae est proche de 73 km/s/Mpc. Cette incohérence affecte la précision avec laquelle les astronomes estiment la distance et l'âge des objets célestes lointains.
Le système de positionnement cosmique vise à fournir un moyen de mesure plus direct. Le système est conçu pour être composé de cinq satellites, répartis uniformément dans le système solaire, avec une distance de ligne de base entre les satellites comprise entre 20 et 100 unités astronomiques (1 UA étant approximativement la distance de la Terre au Soleil). Ces satellites utiliseront une technique de triangulation similaire au GPS, calculant directement la distance des objets célestes lointains en mesurant avec précision le temps de propagation de signaux, tels que des photons, entre les satellites. En théorie, une ligne de base suffisamment longue et une précision temporelle suffisamment élevée devraient permettre de localiser plus précisément l'origine des signaux.
Pour réaliser cette vision, plusieurs défis techniques et d'ingénierie doivent être relevés. Chaque satellite doit être équipé d'une antenne déployable d'un diamètre de 8 à 9 mètres, pour s'adapter aux contraintes de taille de la coiffe de la fusée. Les satellites doivent également être refroidis à de basses températures pour réduire le bruit thermique. Une position éloignée du Soleil facilite un refroidissement passif, mais pourrait néanmoins nécessiter un système de refroidissement actif.
La précision du chronométrage est l'un des éléments centraux du système de positionnement cosmique. L'équipe du projet suggère d'utiliser une technologie d'horloge similaire à l'horloge atomique Deep Space de la NASA, qui a été validée lors de la mission STP-2 entre 2019 et 2021. Pour répondre aux besoins du CPS, elle nécessiterait une miniaturisation supplémentaire et une réduction de la consommation d'énergie afin de s'adapter à l'environnement à ressources électriques limitées en bordure du système solaire. De plus, le système pourrait nécessiter des générateurs thermoélectriques à radioisotope pour compléter l'alimentation électrique et des convertisseurs analogique-numérique à haute vitesse pour traiter les données des signaux.
Outre l'aide à la mesure de la constante de Hubble, le système de positionnement cosmique pourrait soutenir plusieurs études complémentaires, notamment l'analyse de la distribution de la matière noire, la détection d'ondes gravitationnelles dans la bande micro-hertz (comme les signaux provenant de binaires de trous noirs supermassifs), et l'étude de la ceinture de Kuiper ainsi que de l'hypothétique Planète Neuf via les données gravitationnelles des engins spatiaux.
Il est important de noter que le système de positionnement cosmique en est encore au stade de l'étude conceptuelle. La fonction du NIAC est d'évaluer la faisabilité des technologies de pointe ; ce projet n'a pas encore reçu de financement pour la suite, et son passage éventuel à une phase de mise en œuvre technique reste incertain. Le rapport indique que, d'un point de vue opérationnel, le CPS est faisable, mais son passage d'un concept sur papier à un déploiement concret nécessitera des développements technologiques supplémentaires et des investissements financiers.
Détails de la publication : Auteurs : Matthew McQuinn et al., Titre : « NIAC Project Report : Solar System-Scale Very Long Baseline Interferometry Would Greatly Improve Cosmological Distance Measurements », Publié dans : arXiv (2026). Informations sur la revue : arXiv
