L'astronaute Raphaël Liégeois transportera un capteur quantique belge à base de diamant

Fin 2026, l'astronaute belge de l'agence spatiale européenne (ESA), Raphaël Liégeois, embarquera pour sa première mission spatiale, transportant un capteur quantique à base de diamant pour la recherche astrochimique vers la Station spatiale internationale (ISS). Développé par l'équipe OSCAR de l'Université de Hasselt en collaboration avec l'Université de Louvain (UCLouvain) et l'Institut royal d'Aéronomie spatiale de Belgique (IASB), ce capteur quantique permettra d'effectuer des recherches fondamentales sur le comportement des molécules en microgravité.

Sélectionné par la Politique scientifique belge (BELSPO), le consortium OSCAR-BLINQ vise à mettre en valeur l'expertise belge en matière de technologie spatiale et de détection quantique pour des applications astrochimiques.

Le capteur quantique OSCAR-BLINQ sera installé à bord de la Station spatiale internationale au second semestre 2026 par l'astronaute Raphaël Liégeois. Cette technologie permettra d'étudier le comportement de certaines molécules sensibles à la lumière dans l'espace.

« Nous nous concentrons sur deux molécules photosensibles spécifiques qui réagissent à l'exposition à la lumière », explique Jaroslav Hrubý, coordinateur du projet de recherche OSCAR-BLINQ et chercheur postdoctoral à imo-imomec, le laboratoire associé d'imec à l’UHasselt.

« Avec notre technologie, nous pouvons suivre la façon dont ces molécules reviennent à leur état d'origine, que ce soit par des changements d'acidité (niveaux de pH) ou par la libération de radicaux. Le cœur du capteur est un capteur quantique à base de diamant contenant six échantillons de (nano)diamant spécialement conçus, chacun ayant des propriétés quantiques uniques ».

Exploration spatiale

Cette recherche, à la croisée de la physique et de la chimie, vise à découvrir de nouvelles connaissances fondamentales sur le comportement des processus moléculaires en apesanteur.

« Les résultats de cette étude pourraient contribuer à une meilleure compréhension des effets généraux de l'apesanteur dans l'espace sur les systèmes biologiques, tels que le corps humain ou les plantes. Ces connaissances sont cruciales pour l'exploration spatiale future, dont l'objectif est d'envoyer des personnes plus profondément dans l'espace pendant de plus longues périodes. Ce type de recherche présente également une nouvelle façon d'utiliser les capteurs quantiques dans l'exploration spatiale ».

La recherche OSCAR-BLINQ s'appuie sur la technologie développée par l'équipe d'étudiants OSCAR de l'UHasselt qui, avec le soutien du service ESA Education, a déjà placé un magnétomètre quantique à base de diamant à bord de l'ISS en 2021.

« Pendant dix mois, nous avons cartographié le champ magnétique autour de la Terre à bord de l'ISS. Nous avons démontré que notre magnétomètre unique à base de diamant, doté de propriétés quantiques, fonctionne bien dans les conditions difficiles de l'espace. Avec cette nouvelle recherche, nous passons à l'étape suivante », déclare Jaroslav Hrubý.

Collaboration belge

OSCAR-BLINQ est une collaboration entre l'équipe OSCAR de l'Université de Hasselt, le département de physique spatiale de l'Institut royal d'Aéronomie spatiale de Belgique (IASB) et le groupe de recherche Molecular Chemistry, Materials and Catalysis Division (MOST) de l'Institut de la matière condensée et des nanosciences (IMCN) de l'Université de Louvain (UCLouvain).

L'équipe OSCAR de l'UHasselt est responsable du développement du capteur quantique. Le groupe de recherche de l’IASB se concentrera sur le développement de protocoles de mesure pour l'étude de l'astrochimie, sous la direction du Prof. Dr. Anna Ermakova.  Quant au groupe de l'UCLouvain, il se concentrera sur la synthèse de matériaux sensibles à la lumière et étudiera la réactivité de l'état excité à l'aide de techniques spectroscopiques résolues dans le temps.

OSCAR-BLINQ est une véritable collaboration belge, combinant l'expertise scientifique du gouvernement fédéral, de la Flandre et de la Wallonie. L'équipe est très fière d'avoir été sélectionnée par la Politique scientifique belge pour envoyer sa technologie dans l'espace. D'autant plus que la technologie voyagera avec l'astronaute belge Raphaël Liégeois, qui fixera le capteur à l'ICE Cubes Facility of Space Application Services à bord de l'ISS.

Occasion unique

« Ce projet ouvre un nouvel horizon pour l’IASB en lui permettant de participer à l'étude de l'astrochimie et, plus tard, de la biologie spatiale. L'expérience et les résultats que nous avons obtenus nous permettront de développer une expertise dans de nouvelles activités spatiales en Belgique. De plus, cela nous donnera des opportunités uniques de participer à des collaborations en Europe et dans le monde entier et de contribuer aux missions spatiales humaines en apportant une meilleure compréhension de la biochimie dans l'environnement spatial », conclut Anna Ermakova.

« Je pense également que ce projet aura un impact important sur l'éducation. Sa nature hautement interdisciplinaire suscitera un vif intérêt de la part des étudiants. Étant donné que je suis également chargée de cours dans le cadre du programme de maîtrise en matériomique de l'université de Hasselt, je suis impatiente d'inspirer une nouvelle génération de jeunes scientifiques très motivés », a-t-elle ajouté.

Le lancement de la mission vers l'ISS avec l'astronaute Raphaël Liégeois et le capteur quantique à base de diamant est prévu pour la fin de l'année 2026. Pendant six mois, le capteur effectuera des mesures dans l'espace, les données étant transmises en direct à la Terre pour analyse. OSCAR-BLINQ signifie Optical Sensors based on CARbon materials - Belgian Light-Induced astrochemistry study using (Nano)diamond-based Quantum sensors (capteurs quantiques à base de (nano)diamant).

Plus d’info:

• Prof. dr. Anna Ermakova (IASB)
• Dr. Jaroslav Hrubý (Hasselt University)
• Prof. dr. Ludovic Troian-Gautier (UCLouvain)