Le SKA – La plus grande expérience scientifique de l’Afrique
L’Afrique se retrouvera bientôt au coeur de la radio-astronomie mondiale (observation du ciel aux fréquences radio). Le continent accueillera la moitié du nouveau projet de radiotélescope mondial, le Square Kilometre Array (SKA ; www.skatelescope.org). Il s’agira du radiotélescope le plus puissant du monde. L’objectif ultime du SKA est de construire un réseau d’environ 2000 antennes paraboliques de 15 m de diamètre chacune, réparties sur toute l’Afrique subsaharienne. Un noyau dense d’antennes sera situé dans la région du Karoo, dans la région du Cap Nord en Afrique du Sud. Cette région a été choisie parce qu’elle est peu peuplée et parce qu’elle est entourée de collines, ce qui signifie qu’elle présente des niveaux très faibles d’interférence radio – l’équivalent de la pollution lumineuse pour la radioastronomie. Un premier réseau de 64 antennes, sous la forme du réseau MeerKAT récemment inauguré, a déjà été construit par l’Afrique du Sud. Elles seront rejointes par la première tranche de 133 antennes SKA, dont la construction commencera plus tard cette année et s’achèvera en 2028. Au cours de la deuxième phase, il est prévu d’étendre le réseau de paraboles à huit pays partenaires africains, à savoir : Ghana, Kenya, Zambie, Namibie, Botswana, Madagascar, Mozambique et Maurice. La répartition des antennes paraboliques sur des milliers de kilomètres est nécessaire pour obtenir la haute résolution spatiale qui, associée à la haute sensibilité, permettra de réaliser l’ambitieux projet scientifique du SKA.
Le projet DARA (Développement en Afrique avec la Radio Astronomie)
Disposer d’installations de classe mondiale en Afrique est une chose, avoir les personnes formées pour les faire fonctionner et les utiliser en est une autre. En outre, les compétences de haute technologie utilisées en radioastronomie sont largement transférables dans d’autres domaines de l’économie, tels que le secteur spatial et les applications de big data. La vision des personnes à l’origine de la candidature de l’Afrique du Sud pour accueillir le SKA, comme le professeur Bernie Fanaroff, était que ce télescope devait être utilisé pour accroître les aspirations et le développement économique de tout le continent.
Cet appel a été entendu au Royaume-Uni et a donné naissance au projet Développement en Afrique avec la Radio Astronomie (Development in Africa with Radio Astronomy, DARA ; www.dara-project.org). Ce projet bilatéral entre le Royaume-Uni et l’Afrique du Sud offre une formation en radioastronomie aux citoyens des huit pays africains partenaires. Du côté britannique, il a été financé, de manière plutôt inhabituelle pour un projet scientifique, par le budget britannique d’aide à l’étranger via le Newton Fund, qui vise à stimuler le développement économique dans les pays à revenu faible ou intermédiaire par le biais de la collaboration scientifique.
La formation est dispensée par une équipe conjointe britannique et sud-africaine comprenant du personnel des universités de Leeds, Manchester, Oxford, Hertfordshire, Central Lancashire et Bristol. En Afrique du Sud, le partenaire principal est l’Observatoire de Radio Astronomie Sud-Africain (SARAO), avec des contributions de plusieurs universités sud-africaines également. Depuis 2015, des experts universitaires et techniques de ces partenaires dispensent un programme de formation de base en radioastronomie à dix stagiaires par an et par pays (Figure 1). Les participants sont sélectionnés pour obtenir un diplôme en physique ou une discipline connexe.
Figure 1 : La réunion annuelle 2019 du projet DARA qui s’est tenu près de Muldersdrift en Afrique du Sud. Crédit : Patricia Grant.
Le programme est dispensé sur huit semaines de cours intensif réparties sur une période d’un an. Les stagiaires reçoivent d’abord une introduction à l’astrophysique dans leur pays d’origine. Ils suivent ensuite une formation pratique soit à l’observatoire de radioastronomie Hartebeesthoek en Afrique du Sud, soit au radiotélescope de 32 m récemment mis en service au Ghana (Figure 2). Enfin, les étudiants suivent une formation sur les techniques de réduction des données utilisées en radioastronomie. Là encore, cette formation est dispensée dans leur pays d’origine à l’aide de grappes d’ordinateurs fournies par DARA et SARAO. Une équipe du Centre for High Performance Computing en Afrique du Sud enseigne aux étudiants de nouvelles compétences informatiques. Pour les étudiants du Mozambique et de Madagascar, une formation à l’anglais est également dispensée en amont du programme de radioastronomie.
Figure 2 : Le radiotélescope de 32 m récemment mis en service à Accra, au Ghana. Crédit : Andrews Dzodzomenyo
Le cours de formation de base permet aux stagiaires qui souhaitent poursuivre leurs études en radioastronomie d’être en bonne position pour postuler à des places en master ou en doctorat à l’étranger. Le projet DARA finance plusieurs de ces places dans les universités partenaires britanniques, tandis que d’autres ont obtenu des bourses pour étudier en Afrique du Sud. Afin de lutter contre toute fuite potentielle des cerveaux, les doctorants du projet DARA sont financés pour rentrer chez eux chaque année et nouer des liens avec des institutions clés, de sorte qu’ils puissent retrouver un emploi dans leur pays d’origine à la fin de leurs études. Les collaborations scientifiques et techniques qui se mettent en place entre le Royaume-Uni, l’Afrique du Sud et les partenaires africains continueront à contribuer à l’établissement de nouveaux groupes de recherche autour des doctorants de retour au pays.
Réseaux d’interférométrie à très longue base
Cette antenne de 32 m située au Ghana a été convertie par l’équipe sud-africaine du SKA à partir d’une ancienne antenne de télécommunications. En plus d’être utilisée pour la formation et la recherche en tant qu’antenne autonome, elle sera également utilisée dans le cadre du réseau d’antennes d’interférométrie à très longue base (VLBI). C’est cette technique qui permet d’obtenir les images à très haute résolution spatiale qui font la réputation de la radioastronomie. L’antenne du Ghana a déjà été testée avec le réseau d’antennes en Europe.
L’idée de convertir les anciennes antennes paraboliques de télécommunications en radiotélescopes a fait l’objet d’un atelier au Ghana financé par un autre projet du budget d’aide britannique (www.dragn.info) en 2019. Cet atelier a également élargi les participants africains à des pays autres que les huit partenaires du SKA pour inclure le Burkina Faso, la Côte d’Ivoire et l’Algérie. A la suite de l’atelier, un projet potentiel de conversion de parabole a d’ores et déjà été identifié en Algérie.
Liens avec l’industrie spatiale
Un élément clé de DARA est la nécessité pour la formation de contribuer au développement économique dans les pays partenaires africains. À cette fin, le projet a deux partenaires industriels dans le domaine étroitement lié des communications par satellite. L’un est une petite entreprise en démarrage au Royaume-Uni, Goonhilly Earth Station Ltd. (GES ; www.goonhilly.org) et l’autre est l’Agence spatiale nationale sud-africaine (SANSA ; www.sansa.org.za). Ces industriels et entrepreneurs expérimentés sont en mesure de démontrer aux stagiaires comment les synergies entre la radioastronomie, les sciences spatiales et les communications par satellite peuvent fonctionner pour créer des emplois et de la richesse. Les étudiants en master et en doctorat de DARA au Royaume-Uni visitent le site de la station terrienne réaménagée à Goonhilly pour voir de près comment la radioastronomie et les activités commerciales de communication par satellite peuvent travailler main dans la main (Figure 3). Bon nombre des institutions africaines qui développent les futurs sites SKA jouent un double rôle, à la fois dans la radioastronomie et dans les applications satellitaires.
Figure 3 : Étudiants africains préparant un doctorat ou une maîtrise en radioastronomie au Royaume-Uni visitant la station terrestre de Goonhilly en Cornouailles en compagnie du professeur Hoare et de Ian Jones, PDG de GES Ltd. Crédit : Toby Weller
Le projet DARA emploie également un entrepreneur expérimenté dans le secteur spatial pour fournir des conseils commerciaux à tous les stagiaires DARA qui souhaitent créer leur propre entreprise. L’un des principaux objectifs du projet DARA est de voir certains des stagiaires d’appliquer leur expérience et leurs compétences nouvellement acquises, dans les domaines de la recherche, de l’informatique, de la technologie, du traitement des signaux numériques, du big data, etc., au développement d’industries de haute technologie, répondant ainsi à l’objectif de contribuer au développement économique des pays à revenu faible ou intermédiaire.
Melvin Hoare, professeur à l’Université de Leeds et responsable du projet DARA
Texte original en anglais.
