La radioastronomie pour stimuler la recherche et l'industrie suisses
En devenant membre de l’observatoire SKA (SKAO), la plus importante et ambitieuse collaboration en radioastronomie au monde, la Suisse compte dynamiser sa place scientifique et industrielle, tout en participant à une initiative internationale qui veut transformer notre compréhension de l’Univers.
Le télescope Square Kilometre Array (SKA) promet de révolutionner notre connaissance de l’Univers et les lois de la physique fondamentale, en étudiant la lumière des objets célestes dans la gamme des radiofréquences. La Suisse s’est engagée à consacrer 33.6 millions de francs au projet pendant la période 2021-2030, dédiée à la construction et aux premières opérations du télescope.
L’accession de la Suisse au SKAO a représenté une importante étape pour notre pays, ainsi que pour le SKAO lui-même, car nous sommes la première nation non-signataire de la convention originale à devenir membre. D’importants défis nous attendent, mais j’ai confiance en notre capacité à les relever.
Aujourd’hui, la radioastronomie est un domaine bien établi de l’astronomie. Elle a permis de découvrir de nouveaux objets célestes, et plus généralement de nouvelles classes d’objets tels que les quasars, masers, pulsars, radiogalaxies ou, plus récemment, les sursauts radio rapides. Le rayonnement cosmologique de fond, considéré comme une preuve étayant la théorie du Big Bang, a également été découvert grâce à des observations radioastronomiques, en 1965.
En premier lieu, on déploiera des centaines d’antennes paraboliques en Afrique du Sud pour constituer le télescope SKA-mid. En parallèle, on montera plus de 130 antennes à basse fréquence en Australie pour mettre sur pied le télescope SKA-low. Pour finir, on développera ces réseaux radio jusqu’à dépasser le kilomètre carré de surface de collecte pour détecter des fréquences radio, afin d’augmenter encore plus la sensibilité et la résolution. Les travaux de construction des télescopes SKA ont commencé à la mi 2021.
Le puissant observatoire radio devrait être opérationnel vers la fin de cette décennie. Il collectera d’énormes quantités de données que l’on devra synchroniser, automatiser, stocker, traiter et distribuer aux partenaires du monde entier. La Suisse compte impliquer des partenaires industriels et techniques, et fournir son expertise dans le développement de récepteurs de pointe pour les antennes paraboliques, mais aussi dans la mesure du temps, l’automation, le traitement de signal et les big data.
La Suisse a une longue et fructueuse histoire en termes de recherches et d’activités spatiales — en plus de deux lauréats du Nobel en astrophysique. Combinez ceci avec notre orientation stratégique pour le traitement des big data, et vous avez la recette parfaite pour une fructueuse contribution de notre pays aux futures découvertes du radiotélescope SKA.
En contrepartie, la Suisse aura accès aux vastes quantités de données (~650 Peta Bytes/année) que généreront les télescopes SKA pour la recherche fondamentale, comme stipulé dans un white paper de la communauté suisse d’astrophysique. Elles couvriront notamment les domaines de la cosmologie, de l’énergie noire et de l’astrobiologie. La participation suisse à la construction et à l’exploitation du SKAO génère également de nombreuses opportunités pour les entreprises suisses de technologie, qui peuvent se positionner sur ce marché unique. D’après de premières projections du Swiss Industry Liaison Office, le SKAO devrait attribuer au moins un cinquième de la contribution helvétique à des entreprises du pays.
La Suisse compte également renforcer sa participation au développement du Centre régional européen SKA (SRC), afin de transformer les données en produits scientifiques à même d’améliorer notre compréhension de l’Univers et des événements astrophysiques. La branche helvétique du SRC servira aussi d’interface pour fournir les données aux scientifiques du pays.
La participation suisse repose sur un consortium fort d’institutions scientifiques*, appelé SKACH, partiellement financé par le Secrétariat d’Etat à l’éducation, la recherche et l’innovation (SERI). Ces cinq dernières années, L'EPFL a mené l'engagement suisse au niveau national. A l’avenir, il sera dirigé par l’EPFL et un solide contingent de huit autres institutions.
A la Maison Suisse de Davos, les instigateurs clés de la coopération suisse au SKAO se sont réunis pour parler de la participation helvétique à l’Observatoire, et ce que cela implique pour le pays et pour le SKAO. L’événement a été diffusé à distance.
Premier contrat du SKAO en Suisse avec un contributeur logiciel
Fin avril, le SKAO signait son premier contrat avec un contributeur suisse pour participer à l’élaboration de ses révolutionnaires télescopes. Cet accord avec Cosylab répond à l’engagement de l’Observatoire, qui assure que les entreprises des pays membres bénéficient directement de leur contribution au SKAO.
Cosylab — une contraction de Control System Laboratory — est un fournisseur majeur de systèmes de contrôle pour certains des projets les plus complexes au monde, dont le réacteur à fusion nucléaire ITER en France et l’accélérateur de particules du CERN en Suisse. Les employés de Cosylab rejoignent d’autres développeurs en mission sur les logiciels de contrôle et de surveillance des observations des télescopes SKA.
«Nos collègues de Cosylab ont un fort sens de l’innovation et s’intègrent bien dans le cadre de travail collaboratif et inclusif du SKAO, explique Nick Rees, en charge de l’informatique et des logiciels à l’Observatoire. Cette signature clôt une série de 23 contrats évalués à presque 100 millions d’euros, pour développer les logiciels des télescopes. Le processus a été long et complexe, et nous sommes ravis que Cosylab parachève ces efforts.»
Le premier test en conditions réelles du logiciel de SKA aura lieu à la fin 2023. Il concernera le déploiement de quatre antennes paraboliques et de six stations à antennes de basses fréquences. Le programme devra démontrer certaines fonctionnalités de contrôle pour le télescope, y compris de l’interférométrie de base.
Quand la construction touchera à sa conclusion, à la fin de cette décennie, le logiciel de chaque télescope devra transporter et traiter une moyenne de huit térabits de données par seconde, avant de les distribuer aux scientifiques du monde entier.
L’affiliation à une organisation intergouvernementale comme le SKAO peut être un processus politique long et complexe. Or, la Suisse est parvenue à compléter toutes les étapes dans l’année qui a suivi la mise en place du SKAO, ce qui démontre son engagement pour notre ambitieux projet scientifique. Nous sommes ravis d’accueillir la Suisse en tant que premier membre non fondateur, et huitième pays membre au total.
Il semble logique que ce pays, où le physicien Albert Einstein est allé à l’Université et où il a développé sa théorie de la relativité générale, devienne un membre de l’observatoire SKA. Sous peu, nous aurons construit l’un des instruments les plus sophistiqués pour tester si sa théorie tient encore — plus d’un siècle après sa publication. Nous ne pouvons compléter cette tâche — et nombre d’autres dans le vaste projet scientifique de l’Observatoire — sans l’expertise et l’engagement de nos collègues suisses, qui ont apporté de significatives contributions à la conception des télescopes et aux objectifs scientifiques du SKAO. Bienvenue à bord à la Suisse!
Grâce à sa culture d’innovation, de fiabilité et de qualité, l’industrie suisse correspond à la demande des organisations internationales de recherche comme l’observatoire SKA. Au sein du programme de SKA, nous avons identifié quatre domaines d’approvisionnement où nous pouvons consolider les retours pour la Suisse en termes de contrats.
Je suis particulièrement enthousiaste pour les jeunes scientifiques, parce qu’une participation à l’Observatoire SKA permet d’accéder aux données exclusives du projet et de travailler dans le cadre d’une véritable collaboration internationale.
Je suis très fier que la Suisse ait décidé de joindre le SKAO en tant que membre à part entière. L’EPFL s’est durablement engagée pour revitaliser et coordonner les intérêts du pays dans la radioastronomie et le télescope du SKAO, et cela porte ses fruits.
Le SKAO
Auparavant connu sous le nom d’observatoire SKA, le SKAO est une organisation intergouvernementale composée d’Etats membres issus de cinq continents, basée au Royaume-Uni. Sa mission est de construire et d’exploiter des radiotélescopes de pointe, pour transformer notre compréhension de l’Univers, et assurer un retour à la société à travers des collaborations et de l’innovation internationales.
Chacun de ses deux télescopes sera composé de centaines de paraboles et d’antennes. Ils seront construits en Afrique du Sud et en Australie, et seront les deux radiotélescopes les plus avancés au monde. Une extension ultérieure est envisagée dans les deux pays ainsi que dans des nations africaines partenaires.
Avec d’autres installations scientifiques de pointe, les télescopes du SKAO mèneront une exploration aux confins inconnus de la science, et approfondiront notre compréhension d’événements majeurs comme la formation et l’évolution des galaxies, la physique fondamentale dans les environnements extrêmes et l’origine de la vie. A travers la conception de technologies innovantes, le SKAO contribuera à la réalisation des objectifs des Nations Unies en termes de développement durable. Il bénéficiera de manière significative à ses membres et au-delà.
Le SKAO reconnaît les peuples et cultures indigènes qui ont traditionnellement vécu sur les territoires où sont déployées ses infrastructures.
SKACH
* Le consortium suisse de SKA (SKACH) inclut: Centro Svizzero di Calcolo Scientifico (CSCS), École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETHZ), Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW), Haute École spécialisée de Suisse Occidentale (HES-SO), Universität Basel (UniBAS), Université de Genève (UniGE), Universität Zürich (UZH), Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW).