Les puces Timepix s’envolent vers la Lune

Le 2 avril 2026 à 00 h 35 CEST, la NASA a lancé avec succès la mission Artemis II, marquant le retour d’astronautes sur la Lune pour la première fois depuis 1972. Pendant les dix jours que durera leur voyage à bord du vaisseau spatial Orion, les quatre astronautes devraient être exposés à plusieurs dizaines de millisieverts de rayonnements, soit plus de dix fois la quantité de rayonnements auxquels la majorité de la population est exposée au cours d’une année entière sur Terre. Si nous souhaitons continuer à explorer l’espace en toute sécurité, il est essentiel de bien comprendre l’exposition aux rayonnements afin de pouvoir réagir en conséquence.

C’est précisément le rôle des six puces Timepix à bord du vaisseau spatial Orion d’Artemis II. Développées au CERN, elles ont été déployées en collaboration avec ADVACAM, un partenaire du CERN, spécialiste des technologies d’imagerie par comptage de photons. Les puces Timepix font partie du système HERA (Hybrid Electronic Radiation Assessor) de la NASA, conçu pour surveiller les rayonnements à l’intérieur du vaisseau spatial Orion. Le système mesurera en temps réel la composition, l’intensité et l’énergie des particules entrantes, ce qui aidera les scientifiques à évaluer l’exposition aux rayonnements des membres de l’équipage et de l’électronique embarquée.

Contrairement aux missions en orbite terrestre basse, comme celles vers la Station spatiale internationale, Artemis II voyagera au-delà de la protection du champ géomagnétique terrestre. Au cours du voyage, les astronautes traverseront les ceintures de radiations de Van Allen, des régions de particules chargées, piégées par ce champ, qui augmenteront considérablement le niveau global d’exposition aux rayonnements. Ils seront également confrontés à des niveaux plus élevés de rayons cosmiques galactiques ainsi qu’à des éruptions de particules solaires, émettant des rayonnements intenses susceptibles d’affecter à la fois la santé des astronautes et les systèmes électroniques sensibles. Dans de tels environnements, il est important de surveiller et de caractériser les rayonnements en temps réel, et de réagir en conséquence, notamment dans le cas de rayonnements inopinés, tels que les éjections de masse coronale, qui peuvent accroître rapidement le niveau d’exposition.

Les détecteurs Timepix ont été mis au point par la collaboration Medipix2, hébergée par le CERN, qui conçoit des technologies de détection à pixels hybrides pour l’imagerie et la mesure du niveau de rayonnement. Utilisant des détecteurs à pixels hybrides, technologie conçue à l’origine pour les expériences de physique des particules, les détecteurs Timepix sont technologiquement très proches des détecteurs utilisés dans le Grand collisionneur de hadrons (LHC) pour suivre la trajectoire des particules produites lors de collisions à haute énergie. Au fil du temps, la technologie a été adaptée pour des applications spatiales grâce aux contributions de nombreux partenaires. Pour Artemis II, des systèmes basés sur les détecteurs Timepix, déployés en collaboration avec ADVACAM, contribueront à mesurer les niveaux de rayonnement pendant la mission.

Au cœur de la technologie Timepix, chaque puce est constituée d’une matrice de pixels capables de détecter des particules individuelles et de mesurer l’énergie déposée. En observant les formes caractéristiques des traces laissées par ces particules dans le capteur, il est possible d’identifier les différents types de rayonnement. Malgré leur petite taille, les détecteurs sont donc bien adaptés à l’environnement de rayonnement à champ mixte de l’espace, fournissant des informations détaillées sur la position du signal détecté et sur l’énergie déposée.

Ce n’est pas la première fois que les puces Timepix voyagent dans l’espace. Utilisée en environnement spatial depuis plus de dix ans, la technologie Timepix a été déployée pour la première fois en 2012 à bord de la Station spatiale internationale. Depuis, elle a contribué à étudier les rayonnements en orbite et est désormais intégrée à des outils tels que HERA pour des missions d’exploration.

À l’heure où reprend l’exploration humaine de la Lune et que de nouveaux voyages vers l’espace lointain se préparent, il devient de plus en plus important de comprendre l’exposition aux rayonnements. Les données recueillies par les puces Timepix au cours de la mission Artemis II permettront de mieux expliquer l’environnement radiatif au-delà de l’orbite de la Terre, ainsi que son impact sur les systèmes des engins spatiaux et sur la santé de l’équipage. Ces mesures contribueront à affiner les modèles de rayonnement, à élaborer des stratégies de protection et à mieux évaluer les risques pour les futures missions.