Section 17 Système solaire et univers lointain

I. Analyse thématique

Cette section présente, pour chacun des six Programmes Nationaux de notre discipline et pour l'AS GRAM, un fait marquant survenu au cours des quatre dernières années, les forces et faiblesses de la communauté correspondante ainsi que les recommandations d'évolution.

A. Cosmologie et galaxies

Le Programme National de Cosmologie et Galaxies couvre un domaine en pleine effervescence marqué par l'exploitation des données exceptionnelles recueillies par les satellites Planck et Herschel, la mise en opération graduelle d'ALMA, le lancement du satellite Gaia et l'avènement prochain des satellites JWST et Euclid et des grands télescopes au sol E-ELT et SKA. Près de 600 chercheurs sont impliqués dans cette thématique.

1. Fait marquant

Les premiers résultats du satellite ESA Planck concernant la cosmologie ont fourni en 2013 une mesure précise des 7 premiers pics du spectre de puissance angulaire des fluctuations de température. Ces résultats modifient légèrement les paramètres cosmologiques précédemment déterminés à partir du spectre composite de la mission NASA WMAP et des télescopes au sol SPT (South Pole Telescope) et ACT (Atacama Cosmology Telescope). Le modèle dit ΛCDM est en parfait accord avec les données, au niveau du pour cent, et en très bon accord avec la nucléosynthèse primordiale ainsi qu'avec les résultats récents des sondes SNIa et BAO, auxquels les équipes françaises ont contribué de manière essentielle. Le paradigme de l'inflation est confirmé, avec pour la première fois une mesure de l'indice spectral des fluctuations primordiales de température significativement différente de 1, en accord avec l'un des modèles d'inflation les plus simples. Par ailleurs, les données Planck favorisent le modèle standard des particules avec seulement trois familles de neutrinos et une « faible » valeur de la constante de Hubble révise à la hausse l'âge de l'Univers (13,8 milliards d'années).

Ces résultats spectaculaires reposent sur l'énorme effort (en particulier dans les laboratoires français, ayant le leadership de l'instrument Planck/HFI) qui a permis de maîtriser toutes les étapes, de la conception de la mission à la publication des résultats. Enfin, l'analyse des données polarisées produira en 2014 une nouvelle récolte de résultats scientifiques.

2. Forces et faiblesses

Les conditions dans lesquelles les équipes françaises s'apprêtent à répondre aux grandes questions du PNCG ne sont pas uniformes. Les compétences scientifiques et techniques ne font jamais défaut, mais certaines thématiques souffrent parfois d'un manque crucial de moyens, de valorisation ou de coordination.

Points forts

Les travaux d'équipes françaises en cosmologie théorique ont été très remarqués internationalement, notamment sur les non Gaussianités du fond diffus cosmologique ; les modèles d'inflation ; les calculs analytiques et numériques de croissance des structures ; les modèles de gravité modifiée, en particulier en lien avec la thématique de l'énergie noire, les théories de Horava-Lifshitz ou encore la démonstration de la validité du mécanisme de Vainshtein, crucial pour les théories en vogue de gravité massive ; et les tests du principe cosmologique.

La France se distingue par son expertise dans les domaines de l'astronomie spatiale IR et micro-ondes (formation d'étoiles ; propriétés du milieu interstellaire des galaxies ; rayonnement de fond avec signal cosmologique et avant plans), couronnée de succès par le développement et l'exploitation des données des satellites Planck et Herschel.

La capacité de mobilisation de la communauté française autour des projets « énergie noire » (SDSS-III/BOSS, HSHS, VIMOS/VIPERS et Euclid) a permis de sécuriser le leadership de la France sur la mission Euclid et l'octroi aux équipes françaises de responsabilités majeures sur des aspects instrumentaux et logiciels de cette mission.

La France a affirmé son expertise dans le développement, le traitement des données et l'exploitation scientifique des grands relevés d'imagerie (CFHTLS), de spectroscopie (VVDS, zCOSMOS, VIPERS, VUDS, Gaia-ESO Survey) et de spectroscopie intégrale de champ (IMAGES, MASSIV, MUSE). Cette expertise et la capacité des équipes françaises à se fédérer (par exemple, autour d'une stratégie commune pour un ELT-MOS) sont de sérieux atouts pour l'avenir.

La communauté X française, toujours très impliquée dans l'exploitation de XMM-Newton, est bien positionnée dans la préparation scientifique et instrumentale du projet Athena, dont elle a participé à la sélection par l'ESA, avec un PI-ship potentiel sur l'un des deux instruments.

Les équipes françaises ont largement participé à l'exploitation et à la valorisation du Plateau de Bure et son évolution vers NOEMA. Cette expertise est précieuse pour l'exploitation d'ALMA. Aux plus basses fréquences, les équipes françaises participent activement à LOFAR (station « traditionnelle » à Nançay et projet de super-station NenuFAR) et au SKA Design Study (prototype EMBRACE à Nançay), avec une insertion croissante de chercheurs français dans des projets et groupes de travail internationaux liés à SKA.

La France a une grande tradition dans l'observation et la modélisation (modèles de Besançon, Pégase, Galaxev) de populations stellaires. Son positionnement stratégique dans le domaine de l'archéologie galactique au sol et dans l'espace (Hipparcos, Gaia) s'est concrétisé par le leadership français pendant les 6 années les plus cruciales du développement du DPAC de Gaia (auquel la France participe pour 25 %).

La fédération des efforts de simulations numériques de formation et d'évolution des grandes structures et des galaxies depuis le projet Horizon a permis de hisser et maintenir la France dans le peloton de tête des acteurs mondiaux du domaine (aussi bien pour la physique mise en œuvre, que pour les techniques et moyens développés).

Points faibles

Malgré son implication dans le Gaia-ESO Survey (105 étoiles de la Voie Lactée), la communauté française ne dispose pas d'un véritable accompagnement à Gaia, qui requiert une nouvelle instrumentation (champ > 1 deg2, gain multiplexe > 500 objets/champ). La participation française aux projets de nouvelle génération (e.g. WEAVE, 4MOST) est encore fragile.

Malgré une importante communauté CMB et l'expérience Planck, la France n'est porteuse que d'un projet de détection des modes B de polarisation du CMB après Planck (au sol avec QUBIC), même si certaines équipes se positionnent sur des expériences étrangères (comme la manip ballon Spider). Néanmoins, la communauté se mobilise pour une proposition de mission spatiale ESA/M4 de caractérisation des modes B pour 2026.

Bien que la communauté française des grandes structures ait été très active dans l'exploitation des satellites XMM-Newton, Planck et Herschel, elle n'a pas accès aux nouveaux relevés SZ américains (SPT et ACT) et uniquement au cas par cas au relevé en rayons X germano-russe eROSITA. La communauté française poursuivra surtout l'exploitation de XMM-Newton, en préparant la future mission Athena, et pourra, à partir de 2016, avoir accès à des observations millimétriques à haute résolution (∼ 15'') avec IRAM/NIKA2.

La communauté française exploitant l'IRAM, qui s'est élargie ces dernières années, souhaite ne pas manquer l'atout que représente la phase 2 de NOEMA (dont le financement n'est pas encore assuré), avec un accès en proportion juste de l'investissement français au projet. Par ailleurs, l'absence d'archivage à l'IRAM freine l'exploitation des données dans un domaine de longueurs d'onde de plus en plus compétitif.

Les interactions entre théoriciens de l'univers primordial et astrophysiciens, qui ont déjà progressé ces dernières années, pourraient encore évoluer vers une meilleure intégration de la théorie dans des projets astrophysiques.

La participation française à des projets intéressant des laboratoires INSU et IN2P3 pourrait parfois bénéficier de plus de concertation et de coordination (par exemple, dans la préparation des grands relevés comme LSST et Euclid).

3. Recommandations d'évolution

Assurer le suivi photométrique sol dans l'hémisphère nord de la mission Euclid menée par la France en conduisant un relevé à nature communautaire avec MegaCam, qui pourrait aussi fournir des cibles au programme spectroscopique DESI et permettre à la France d'accéder aux données DESI.

Assurer le suivi spectroscopique sol et participer activement à l'exploitation scientifique de la mission Gaia en sécurisant avec la plus grande priorité une participation française au projet WEAVE, qui représente la meilleure chance d'atteindre cet objectif à court terme, suivi plus tard des projets MOONS et éventuellement 4MOST.

Poursuivre le travail accompli depuis 2013 par la communauté pour fédérer ses efforts autour d'une stratégie nationale de proposition d'instrumentation MOS pour l'E-ELT et assurer le PI-ship sur ce type d'instrumentation.

Finaliser le financement des dernières antennes de NOEMA pour atteindre la sensibilité et la résolution qui rendent cet instrument compétitif pour la communauté PNCG.

Encourager les efforts de la communauté pour jouer un rôle prépondérant dans la préparation les grands programmes d'observation avec le JWST (époque de la réionisation, galaxies primordiales, populations stellaires résolues au-delà du Groupe Local).

Sécuriser l'accès aux données du LSST pour permettre à la communauté INSU de participer aux développements majeurs offerts par ce projet dans les domaines de l'énergie noire, des grandes structures et des populations stellaires (accompagnement Gaia, Euclid, SVOM, Athena).

Continuer de faire progresser la représentation française au sein des programmes scientifiques des précurseurs ASKAP et Meer-KAT de SKA tout en conduisant le projet LOFAR, dont l'aspect exploratoire pour SKA serait décuplé par l'extension NenuFAR.

Sécuriser la participation majeure de la communauté française à la mission Athena, avec le leadership du calorimètre X-IFU et une participation au deuxième instrument, WFI, et au segment sol.

Valoriser l'héritage Planck de la communauté en se mobilisant fortement pour une proposition de mission spatiale ESA/M4 de caractérisation (des modes B) de la polarisation du CMB à l'horizon 2026.

Continuer de soutenir les simulations numériques et modèles de formation et d'évolution des structures en veillant à maintenir un juste équilibre entre le soutien aux développements fondamentaux (méthodes numériques, modèles physiques) et celui à l'utilisation des simulations pour la préparation et l'interprétation des grands relevés.

Soutenir l'exploitation des données d'archive de projets majeurs sur lesquels la France a acquis une expérience importante (e.g. Planck, Herschel, XMM). Cet objectif est d'autant plus souhaitable que les données recueillies par les grands projets modernes sont extrêmement riches et que l'écart temporel entre les projets s'agrandit.

Doter l'IRAM d'une archive pour accroître son impact scientifique et éviter de coûteuses observations redondantes.

B. Hautes énergies

Créé en 2012, suite à la prospective INSU de 2009, le Programme National Hautes Énergies, est soutenu par le CNES, le CNRS (INSU et IN2P3) et le CEA/IRFU. Il est structuré autour de cinq thèmes : l'Univers comme laboratoire, les objets compacts et leur environnement, les phénomènes explosifs, les rayons cosmiques, les nouveaux messagers.

1. Fait marquant

Le satellite de la NASA Fermi a été lancé en juin 2008. L'instrument principal, le LAT, détecte les rayons γ du GeV. Il balaie le ciel en permanence et fournit à la fois des alertes et un relevé complet. Les laboratoires français (IN2P3, INSU et CEA) sont particulièrement impliqués dans les résultats très visibles que sont les catalogues : catalogue général (le « 2FGL », 2012, ApJS, 199, 31 est la publication de 2012 la plus citée en astrophysique ; le prochain, contenant 3000 sources γ, sera publié en 2014) ; AGN ; pulsars ; sursauts γ.

Plus de 500 sources ont été détectées au-delà de 10 GeV et servent de référence pour les observations au TeV aujourd'hui et demain (CTA). Ces catalogues permettent de passer de l'étude de sources à l'étude de populations. L'ampleur, la variété et l'impact des résultats sont majeurs : le « h-index » des papiers publiés depuis 2010 par la collaboration Fermi est supérieur à 50.

Parmi ces résultats, la détection de plus de 50 pulsars milliseconde, dont beaucoup n'étaient pas connus au préalable, est un résultat particulièrement marquant associant les γ et la radio avec une contribution française clef (chronométrage, observations Nançay). L'émission provient de la magnétosphère externe, selon un mécanisme sans doute commun aux pulsars jeunes mais pas encore bien élucidé. Ces détections enrichissent fortement le catalogue de pulsars très stables nécessaire à l'élaboration d'un détecteur d'ondes gravitationnelles par chronométrage (EPTA).

Un autre résultat marquant associé aux équipes françaises est la détection de galaxies proches (LMC, M31) indiquant que l'accélération de rayons cosmiques est un phénomène général associé à la formation d'étoiles (aux supernovae). Cette corrélation se poursuit avec les galaxies à flambée d'étoiles, dont la luminosité γ est proportionnelle aux luminosités IR et radio. Ces galaxies contribuent sans doute au moins autant que les noyaux actifs au fond diffus γ.

2. Forces et faiblesses

La communauté dispose de forces appréciables en ingénieurs et techniciens bien qu'elle n'ait pas échappé ces dernières années à la réduction générale des effectifs. Ce savoir-faire expérimental reconnu ouvre des opportunités et permet une participation de haut niveau aux R&D instrumentales. La communauté PNHE est ainsi présente dans la quasi-totalité des grands projets sol/spatial du domaine en Europe, avec un rôle moteur reconnu pour nombre d'entre eux (Athena/IFU, Virgo, CTA, KM3NeT, etc.). En parallèle, une difficulté persiste sur l'exploitation scientifique à laquelle une part trop faible des ressources est consacrée. La multiplication des appels d'offres épuise les chercheurs ; elle finit par assécher le financement en l'éparpillant, tandis que le manque de ressources dans nos instituts complique la mise en œuvre d'une stratégie à long terme. Cette stratégie est nécessaire pour maintenir la taille critique permettant de bénéficier des investissements dans des projets de plus en plus lourds.

Le soutien des instituts via des structures nationales a permis l'émergence d'une communauté astroparticules réunissant des chercheurs d'horizon divers. C'est un avantage certain sur le long terme pour l'animation, l'analyse, et l'exploitation scientifique. Toutefois, cette dynamique d'intégration forte, comparée à d'autres pays, peut s'essouffler face à la réduction des ressources des instituts. Un repli sur le « cœur de métier » au détriment des interfaces aurait à terme un impact sur le retour scientifique en re-cloisonnant les expertises.

Un accès privilégié aux ressources du centre de calcul de Lyon (CC-IN2P3) a permis à de nombreux groupes français d'avoir des contributions visibles, et une production scientifique compétitive, par rapport aux concurrents étrangers. Certains laboratoires, groupements de laboratoires, ou instituts, s'appuient pour leurs besoins de stockage et de calcul (simulations Monte Carlo) sur les grilles en contribuant à des mésocentres (p. ex. la « Grille au service de la Recherche en Île-de-France »), et/ou en se dotant d'un point d'accès à la grille de calcul européenne EGI. L'importance de ces ressources pour les projets ne saurait être minimisée : elles contribuent largement à notre compétitivité et doivent être soutenues.

La communauté française a largement contribué à l'émergence de l'astronomie γ de très hautes énergies depuis la fin des années 1980. En développant les caméras des télescopes HESS, la France se situe au cœur du succès scientifique de l'expérience. Avec environ 100 chercheurs travaillant dans le domaine de l'astronomie γ, la France compte une des plus grandes communautés mondiales. Aujourd'hui, une large fraction de cette communauté est investie dans le développement de l'observatoire CTA.

Le projet SVOM est un atout pour la communauté française à l'horizon 2020-2023. Une communauté expérimentée existe déjà mais qui doit être renforcée autour du suivi sol et de l'utilisation « hors sursauts ». L'investissement de la communauté PNHE dans les grands relevés synoptiques est actuellement assez faible. En revanche, la conjonction de l'investissement important de cette communauté dans les projets de détection d'ondes gravitationnelles avec les observatoires X et γ actuels constitue une configuration assez unique, potentiellement très riche de retombées scientifiques. Même si un effort de coordination existe déjà pour la recherche de contreparties croisées, cet effort doit encore être renforcé pour atteindre une taille critique en chercheurs et moyens concernés.

Le faible nombre de chercheurs du PNHE spécialisés dans la simulation numérique risque à long terme de limiter le champ d'action de la communauté en France et en Europe. La simulation numérique n'est pas la panacée à toutes les questions théoriques, différents niveaux de complexité sont utiles à la modélisation et l'interprétation, mais force est de constater qu'elle devient un outil incontournable pour valider ou explorer certaines idées. La formation de nos chercheurs à son utilisation raisonnée nous semble être un enjeu important pour l'ensemble des PN et une action commune est souhaitable.

3. Recommandations d'évolution

S'investir sans délai dans la réalisation de CTA. Les chercheurs français jouent un rôle moteur dans ce projet mondial. Une réflexion est à mener sur les moyens de structurer au niveau européen la communauté utilisatrice de cet observatoire afin de préparer au mieux l'exploitation scientifique (action COST, réseau de formation, laboratoire européen ?).

Accompagner la mission SVOM par un suivi sol des sursauts gamma dans l'infrarouge à l'aide d'un télescope dédié (OFT), ce qui permettra l'étude systématique des premières minutes et la localisation précise des sursauts les plus intéressants (haut redshift), garantissant ainsi à la France le meilleur retour scientifique possible. Le PNHE recommande également de renforcer la visibilité de SVOM dans les LIA franco-chinois « origins » et « physique des particules » ; et de mobiliser la communauté sur l'utilisation de SVOM hors sursauts gamma.

Préparer la première détection d'ondes gravitationnelles en soutenant l'implication française dans la réalisation et l'exploitation d'Advanced Virgo puis la mission L3 (eLISA) en renforçant les contacts sur la modélisation et sur la recherche de contreparties via, notamment, la participation à LOFAR (rémanences radio) et SVOM (sursauts courts).

Renforcer l'implication de la communauté dans le domaine radio : exploitation scientifique de LOFAR & NenuFAR et mise en place d'une contribution française à SKA.

Assurer une participation française majeure au futur grand observatoire en rayons X (mission L2 Athena), une pierre angulaire du domaine à l'horizon 2030 dont la phase de définition couvre cette prospective.

Engager une réflexion prospective sur la physique du rayonnement cosmique, du GeV au ZeV, afin de faire le bilan des avancées apportées par les différents instruments en opération, d'identifier les enjeux scientifiques majeurs en suspens, et de définir une feuille de route expérimentale sur le long terme.

C. Physique et chimie du milieu interstellaire

Le Programme National Physique et Chimie du Milieu Interstellaire couvre le vaste domaine d'échelles intermédiaires entre les systèmes (extra)galactiques et les étoiles et planètes. Ce domaine est en pleine révolution grâce aux résultats inédits de Planck et d'Herschel, et aux progrès spectaculaires des radiotélescopes au sol (ALMA, PdBI & NOEMA, JVLA) et de l'astrophysique de laboratoire. Il réunit environ 300 chercheurs, aux expertises complémentaires et avec une forte composante interdisciplinaire (INSU, INP, INC, IN2P3).

1. Fait marquant

Le radiotélescope millimétrique ALMA apporte de nouvelles contraintes astrochimiques sur la dynamique de la formation stellaire. Plusieurs travaux pionniers ont révélé la puissance des études astrochimiques dépendantes du temps pour contraindre la dynamique de formation des étoiles et des disques protoplanétaires. La modélisation fine des réactions à très basse température (<10 K) a permis d'établir des « horloges chimiques » basées sur les mesures de fractionnement isotopique. L'application aux cœurs préstellaires favorise nettement un scénario de formation rapide par compression turbulente, plutôt qu'une contraction lente régulée par la diffusion du champ magnétique. La détection avec Herschel d'eau deutérée dans les enveloppes et flots de proto-étoiles a posé de premières contraintes sur l'histoire thermique des glaces. Parallèlement, l'étude de protoétoiles avec le PdBI et ALMA a révélé des gradients chimiques inattendus et abrupts entre disque, jet, et enveloppe, qui apportent autant d'indices clefs sur l'histoire de la formation de ces structures. La modélisation chimique de simulations MHD 3D des premières phases d'effondrement a déjà permis d'identifier plusieurs espèces sensibles à l'évolution en densité et en température (contrôlée par le champ magnétique), et apporte un nouvel outil d'interprétation très puissant où la communauté PCMI possède une expertise de premier plan.

2. Forces et faiblesses

La communauté PCMI est une communauté interdisciplinaire unique dans son domaine. Sur la période passée, le personnel impliqué a compris 20 % d'étudiants en thèse et 15 % de post-doctorants qui ont bénéficié d'une formation à l'interface entre disciplines.

Elle est fortement ancrée dans l'exploitation des observatoires dans l'infrarouge et le millimétrique (Herschel & Planck, IRAM...). Son implication dans le développement de modèles physiques et chimiques de plus en plus complexes des objets qui cherchent à coupler de façon auto-cohérente la chimie, la dynamique et les propriétés physiques du milieu, est une avancée indispensable pour l'analyse d'observations de plus en plus fines et riches telles que celles des interféromètres de nouvelle génération (ALMA, NOEMA, VLTI).

L'apport des physiciens et des chimistes est un atout majeur ; l'expertise et les méthodes de pointe apportées sont une garantie de la qualité et de l'originalité des résultats obtenus. En contrepartie, la forte interaction avec les astrophysiciens est une garantie de la pertinence des résultats obtenus pour les problématiques astrophysiques.

La démarche interdisciplinaire PCMI est un atout pour les demandes émanant de cette communauté à tous les niveaux (nationaux et internationaux ; plusieurs projets européens obtenus) et elle est enviée au niveau international où elle sert de modèle pour établir des réseaux (cas de plusieurs pays européens).

La communauté PCMI a été et est un acteur majeur de la montée en puissance de l'astrochimie en tant que discipline au niveau international (création d'une sous-division astrochimie de l'American Chemical Society, discipline affichée dans l'institut Max-Planck).

L'astrophysique de laboratoire, avec son volet expérimental et théorique, est fortement ancrée dans la communauté PCMI, et cette activité se renforce autour des très grands instruments de la physique comme le rayonnement synchrotron SOLEIL et les sources de particules énergétiques (GANIL, Tandem d'Orsay). Elle devient en Europe une discipline à part entière : conférence ECLA 2011, mise en place de ETFLA (European Task Force for Laboratory Astrophysics) dans le cadre de la roadmap d'ASTRONET, demande en cours d'infrastructure dans l'appel H2020...

Après Herschel, il n'est prévu aucune mission spatiale dans l'IR lointain dans les 10-15 ans à venir. Le domaine IR proche à moyen est actuellement mal servi.

La couverture large des sujets abordés et des méthodes utilisées, la forte implication de la communauté dans l'obtention de données fondamentales, les temps caractéristiques longs nécessaires au développement de nouveaux modèles ou simulations de laboratoire, ainsi que les aspects interdisciplinaires mis en jeu, font que l'activité peut sembler disparate et pas assez focalisée sur les grandes questions astrophysiques.

Les équipes impliquées sont souvent de petite taille et peuvent présenter une certaine fragilité dans leur laboratoire d'accueil. Les recrutements interdisciplinaires sont très difficiles.

L'activité d'astrophysique de laboratoire est coûteuse. Sur la dernière période, environ 60 % du budget du PCMI a été dédié à cette activité (dont 1/5 dans des laboratoires INSU-AA). Le développement d'un nombre toujours plus grand de dispositifs expérimentaux (sous l'impulsion de contrats Région, ANR, Europe...) pose la question de leur soutien en fonctionnement sur le long terme.

La prochaine période risque d'être très difficile avec la fin du soutien financier exceptionnel du CNES pour Herschel (y compris les mesures de spectroscopie) et les mauvaises perspectives de recrutement. Cela risque de démobiliser la communauté au niveau des activités interdisciplinaires avec un recentrage des équipes sur les activités hors astrophysique les plus au cœur de leur métier ou une orientation vers d'autres champs applicatifs dotés de meilleurs moyens.

3. Recommandations d'évolution

Préserver la richesse interdisciplinaire dans un contexte de restriction budgétaire et de cloisonnement en projets devient de plus en plus préoccupant. Ceci implique un soutien sur le long terme afin de maintenir l'attractivité de nos activités envers les communautés de physique et chimie, et de soutenir, par des moyens adéquats, l'activité autour des dispositifs expérimentaux d'astrophysique de laboratoire, y compris l'initiation de nouveaux projets originaux au plus proche des problématiques astrophysiques.

Tirer le meilleur profit des observations (sub)mm et IR. Dans les années à venir, la communauté PCMI est bien positionnée pour jouer un rôle majeur dans l'exploitation des observatoires (sub)mm (ALMA, NOEMA, IRAM-30m...) tout en s'investissant dans des programmes d'observations complémentaires dans l'IR (JWST, VLT, ELT). Néanmoins le nombre de chercheurs permanents est souvent trop faible par rapport aux enjeux et il est nécessaire de renforcer la capacité des équipes à travailler au plus près des instruments (développement de nouveaux projets, traitement des données) et à développer leurs compétences en analyse des observations (de plus en plus lourdes et riches en information), en modélisation numérique (couplage de la modélisation dynamique et chimique) et en astrophysique de laboratoire.

Pérenniser les bases de données de physique atomique et moléculaire et les services théoriques pour l'analyse des observations sur le gaz et la poussière. Au-delà d'une labellisation en services d'observations (SO5), l'enjeu sera de consolider dans la durée ces services et les infrastructures de diffusion de données sous jacentes avec un soutien adéquat des OSU et une structuration en pôles thématiques nationaux qui établiront leur stratégie en concertation avec les PN.

Prendre en compte l'évolution naturelle des thématiques au cœur de PCMI. Les performances accrues des moyens d'observation, en terme de résolution angulaire mais aussi de couverture spectrale avec des grands relevés spectraux permettent une montée en puissance de l'approche PCMI sur des objets comme les galaxies extérieures, les environnements circumstellaires, les cœurs préstellaires, et soulignent l'importance de tirer le meilleur profit des interfaces entre PN.

D. Physique stellaire

Les grandes questions de la physique stellaire, structurée par le Programme National de Physique Stellaire, portent sur l'origine et l'évolution des étoiles et des planètes (conditions initiales de formation des étoiles, structure interne, évolution des étoiles et de leur environnement circumstellaire, formation d'exoplanètes), la spécificité de notre système solaire (physique du Soleil et de notre système solaire, mise en perspective avec d'autres systèmes extra-solaires), mais aussi le rôle des étoiles dans l'évolution des galaxies.

1. Fait marquant

La genèse filamentaire et dynamique des étoiles et des amas stellaires est une découverte majeure du satellite Herschel de l'ESA.

Alors que l'on a longtemps pensé que la formation des étoiles est un phénomène lent, régulé par le champ magnétique qui fige la matière interstellaire dense mais (faiblement) ionisée, les grandes cartographies Herschel des nuages moléculaires proches ont révélé un scénario beaucoup plus dynamique et rapide, où la prédominance de filaments apparaît comme un révélateur des processus physiques à l'œuvre.

Bien que l'existence de filaments soit bien reconnue depuis les années 1980, les filaments n'avaient jamais été caractérisés, avant Herschel, avec une aussi grande précision et leur omniprésence n'avait pu être révélée. La formation des filaments apparaît antérieure à celle des étoiles. Elle résulte de la dynamique turbulente guidée, focalisée par le champ magnétique. Les filaments sont des surdensités qui sont formées et entretenues par la convergence de flots d'accrétion supersoniques guidés par le champ magnétique. Ces flots apparaissent comme des « striations » perpendiculaires aux filaments. La surdensité dynamique des filaments est à l'origine de la formation des étoiles car au-dessus d'un certain seuil critique, l'effondrement gravitationnel devient inéluctable. De même, la formation des amas stellaires est associée à la physique des filaments, et correspond à la coalescence d'un réseau de filaments particulièrement riche entraînant des flots convergents très puissants (forts taux d'accrétion) permettant la formation « synchronisée » d'un grand nombre d'étoiles (amas). Les étoiles massives pourraient ne se former que lors de ces événements de formation stellaire synchronisée grâce à la focalisation de flots de matière à fort taux d'accrétion.

2. Forces et faiblesses
Points forts

La communauté française de physique stellaire couvre pratiquement toute la diversité des questions actuelles, avec des leaderships mondiaux bien établis dans plusieurs domaines comme la formation stellaire, le magnétisme stellaire, les modèles d'évolution de nouvelle génération, les simulations 3D de structure interne, l'astérosismologie, les étoiles hôtes des systèmes planétaires, les disques protoplanétaires, les surfaces stellaires résolues, l'astrométrie de précision, la haute résolution angulaire, etc. Ce large éventail d'expertise d'excellence permet une grande réactivité et force de frappe sur les thèmes en émergence en physique stellaire, que ce soit dans le développement instrumental, les nouvelles méthodes d'observation ou la modélisation théorique.

Points faibles

Il peut être difficile de conserver ces positions fortes sur une gamme aussi large de thèmes scientifiques. C'est particulièrement vrai pour les communautés assujetties aux missions spatiales qui dépendent fortement de la programmation internationale (ESA et NASA en tête). Une fois les travaux et instruments précurseurs passés, les équipes manquent souvent de soutien, et il est rare de pouvoir financer une mission de seconde génération qui permette de renforcer le leadership.

Ce manque de soutien se retrouve aussi dans les domaines théoriques, comme par exemple le faible support ingénieur dans les travaux de modélisation qui est chronique (e.g. trop peu d'IR en calcul scientifique dans les équipes de recherche). La situation française est à ce titre problématique dans la compétition internationale où les équipes concurrentes bénéficient souvent de fonction support dédiée leur permettant de se concentrer plutôt sur la valeur ajoutée qui est l'exploitation scientifique des codes.

3. Recommandations d'évolution

Sonder la structure interne des étoiles par astérosismologie fait partie des domaines d'excellences de la communauté française via l'expertise acquise avec les missions CoRoT et Kepler.

La mission spatiale PLATO 2.0 a été récemment sélectionnée pour un lancement en 2024 avec une très forte implication de la communauté. Parallèlement, des approches multitechniques sont menées pour étudier en détails les paramètres fondamentaux de certaines étoiles brillantes en combinant les observations sismologiques, interférométriques, spectroscopiques, et polarimétriques.

Étudier le magnétisme et l'activité stellaire via les observations spectropolarimétriques est aussi un domaine d'excellence de la communauté avec les instruments Espadons et Narval.

L'extension vers le proche IR avec SPIROU (CFHT) et sa copie SPIP (TBL) permettra l'étude des objets jeunes et froids ainsi que les environnements circum-stellaires.

L'extension vers le submm, avec ALMAPol, NOEMAPol, IRAM/NIKA2 et vers l'UV, avec le projet spatial UVmag, permettra d'élargir les champs d'études du magnétisme à la fois dans les étoiles et dans les disques. Enfin, la mise à jour de Narval, via l'installation de NeoNarval (TBL), permettra d'assurer la poursuite des surveys magnétiques dans le domaine visible.

L'imagerie à haute résolution angulaire avec SPHERE, APEX-ArTéMIS, JWST et à plus long terme ELT-CAM puis ELT-EPICS ainsi que l'interférométrie avec PIONIER (VLTI), VEGA (CHARA), GRAVITY (VLTI), MATISSE (VLTI), ou à grande longueur d'onde avec ALMA et NOEMA, s'avèrent des techniques indispensables pour étudier les régions de formations stellaires, les disques protoplanétaires et environnements stellaires ainsi que les surfaces des étoiles.

L'étude des populations stellaires et de la dynamique stellaire va connaître un essor fondamental avec la mission Gaia. Les observations complémentaires sols seront cruciales notamment en spectroscopie haute résolution avec les télescopes de 2m et 4m.

Les études de populations stellaires seront aussi menées en spectroscopie multiobjets avec, notamment, le GAIA-ESO survey, APOGEE, MOONS (VLT) et à plus long terme EELTMOS.

Les télescopes de 2m nationaux, désormais spécialisés, jouent et joueront un rôle clef dans l'accompagnement des missions spatiales Gaia (suivi des standards vélocimétriques, complément en vitesse radiale des orbites astrométriques des binaires, suivi des alertes), Kepler2, TESS et à plus long terme PLATO (observations spectroscopiques hautes résolutions complémentaires, mesures polarimétriques). Ils jouent de plus un rôle clef dans les campagnes multitechniques d'étoiles brillantes vues comme le Soleil.

E. Planétologie

La planétologie est par essence un domaine fortement interdisciplinaire qui repose sur les communautés de l'Astronomie-Astrophysique et des Sciences de la Terre. 533 chercheurs, enseignants-chercheurs et astronomes en France consacrent au moins une partie de leur recherche à la planétologie (total 356 ETP). À peu près la moitié d'entre eux relève de la section 17, du CNU 34 ou du CNAP. Le Programme National de Planétologie joue un rôle important dans la structuration de cette communauté.

1. Fait marquant

La sonde Curiosity a atterri avec succès en août 2012 à la surface de Mars pour y étudier l'habitabilité et rechercher des matériaux organiques dans le site du cratère Gale. L'expérience SAM, à laquelle la France contribue, a mis en évidence la présence de chlore dans plusieurs roches martiennes, notamment sous forme de perchlorate (ClO4-) ou d'autres espèces organiques. Par ailleurs, l'instrument Chemcam, en partie développé en France, a permis la caractérisation de plus de 5 000 échantillons, en particulier de sédiments fluviaux et lacustres, mettant en évidence la présence d'eau de pH neutre et de faible salinité, contribuant ainsi à démontrer l'habitabilité passée de la surface martienne.

2. Forces et faiblesses

La communauté qui émarge au PNP est répartie sur 48 laboratoires. C'est une communauté très active et productive. Elle publie environ 600 articles chaque année dans des journaux à comité de lecture, dont une vingtaine dans Nature ou Science. En termes de nombre d'articles publiés et de citations, la France occupe le deuxième rang mondial après les États-Unis, assez loin devant le Royaume Uni et l'Allemagne (http://www.cnes.fr/web/CNES-fr/9481-gp-le-succes-de-la-planetologie-fran...). Les chercheurs français sont très présents dans presque toutes les grandes opérations au sol et dans l'espace qui intéressent la planétologie, et plusieurs grands instruments ou missions spatiales ont un leadership français (SPHERE, MATISSE, SPIROU, Rosetta, Gaia, JUICE...). La synergie interdisciplinaire décrite dans la section précédente, constitue un des points forts de la recherche française, souvent admirée et enviée à l'étranger.

Malheureusement, le manque de forces affaiblit la communauté en charge de l'analyse des données accumulées, notamment celles acquises récemment sur Mars, Vénus, Titan et les comètes. Ceci a pour conséquence que des quantités importantes de données ne sont pas valorisées en termes de publications ni par la mise en place de bases de données à valeur ajoutée. Il existe en outre un certain éparpillement des forces sur les exoplanètes et un manque relatif d'échanges et de coordination sur cette thématique, qui provient sans doute de l'origine diverse de ses acteurs. Pour cette raison et en dépit d'efforts de synergie récents, la France a parfois du mal à peser et même être présente dans certains grands projets internationaux comme ESPRESSO et HARPS-N.

3. Recommandations d'évolution

Le maintien des compétences des ITA dans les laboratoires est crucial pour que la France conserve son leadership européen en planétologie. Nous recommandons que le potentiel technique soit maintenu dans les laboratoires pour assurer la pérennité de l'engagement des équipes françaises dans la réalisation d'instruments aussi bien sur les missions spatiales que pour les télescopes au sol, et pour soutenir l'effort croissant en astrophysique de laboratoire.

Concernant l'embauche des chercheurs en planétologie, et pour continuer à assurer un recrutement en accord avec les priorités de la discipline, le PNP recommande un coloriage de deux postes : l'un sur le thème « Origines », ouvert aux candidats ayant soit un profil observationnel soit théorique, et travaillant sur le système solaire, les exoplanètes ou les disques de débris ; l'autre sur le thème « Intérieur-surface-atmosphère des corps du Système Solaire et leurs interactions », pour des candidats ayant une forte implication sur les missions spatiales actuelles ou à venir : Cassini, Rosetta, MSL, Exo-Mars.

Le maintien à un niveau significatif du soutien financier au PNP, malgré le contexte budgétaire difficile, est une condition indispensable pour maintenir la planétologie française au premier rang européen. Les laboratoires qui ne sont pas directement impliqués sur l'instrumentation spatiale ont un besoin vital du soutien du PNP, dont le rôle dans le développement de la planétologie française et l'accroissement de son interdisciplinarité est déterminant.

Les expériences de laboratoires ne sont souvent pas assez reconnues par rapport aux expériences spatiales et à l'exploitation des grands moyens au sol. Nous recommandons par conséquent à la CSAA de considérer avec attention les demandes de financement émanant de ces laboratoires pour la jouvence ou le renouvellement des équipements.

Le mode de financement des tickets modérateurs des télescopes nationaux de 2m doit être modifié. Nous recommandons que l'enveloppe budgétaire correspondant aux tickets modérateurs sorte des programmes, et que le temps d'observation soit distribué par un TAC commun aux programmes sur des bases strictement scientifiques.

Le PNP souhaite voir émerger et labelliser par la CSAA plusieurs services d'observation SO5, regroupés dans quatre pôles thématiques nationaux. (i) un pôle exoplanètes (services proposés par le LAM et l'IPAG, encyclopédie des exoplanètes à l'observatoire de Paris) ; (ii) un pôle petits corps (base de données cométaires à Paris-Nançay, données orbitales et service d'éphémérides à l'IMCCE, caractéristiques physico-chimiques des petits corps à l'Observatoire de la Cote d'Azur) ; (iii) un pôle sur les atmosphères planétaires (données d'observations climatiques des missions Mars-Express, MGS, MRO à l'IPSL, autres bases de données atmosphériques au LESIA, LATMOS, IAS, IPAG et LAB) ; (iv) un pôle sur les surfaces planétaires (un catalogue vectoriel des données de géomorphologie et de compositions minéralogiques de Mars à Paris-Sud et au Laboratoire de Géologie de Lyon, service GhoSST-SSHADE à l'IPAG). Le deuxième et le troisième pôle sont les plus mûrs et devraient pouvoir se mettre en place rapidement. Nous recommandons que les laboratoires impliqués dans ces quatre pôles s'organisent pour les mettre en place, ainsi que les services sous-jacents, et prévoient d'en demander les labellisations dans les meilleurs délais.

F. Soleil-Terre

Le Programme National Soleil-Terre est centré sur l'étude de l'atmosphère solaire, des relations Soleil-Terre et de l'environnement ionisé de la Terre. Ce programme inclut également l'étude des magnétosphères planétaires qui permet d'enrichir notre compréhension des processus physiques à l'œuvre. Il concerne environ 240 chercheurs regroupés dans une quinzaine de laboratoires.

1. Fait marquant

Avec les satellites STEREO (lancé fin 2006) et Solar Dynamics Observatory (lancé début 2010), une nouvelle ère s'est ouverte où sont disponibles simultanément des observations in situ multi-points des éjections de matière provenant du Soleil (« Coronal Mass Ejection » ou CME) et des images haute résolution de la couronne et du milieu interplanétaire. C'est ainsi qu'il a été possible de suivre pour la première fois de façon continue la propagation d'une CME en analysant les zones d'augmentation de densité électronique observée dans ces nouvelles images. Ces observations ont confirmé que les éjections de matière provenant du Soleil sont structurées par un champ magnétique torsadé très intense. Elles ont aussi mis en évidence une évolution dynamique complexe (interactions, rotations, déflexions, reconnexions) de ces structures au cours de leur propagation entre le Soleil et la Terre. Ces observations permettront à terme de mieux prévoir les propriétés du champ magnétique à l'intérieur des CMEs, élément important pour la météorologie de l'espace. En stimulant l'analyse combinée de mesures in situ et de télédétection, la mission STEREO a été un élément fédérateur du PNST. Cette tendance se poursuivra et prendra un nouvel élan avec la mission Solar Orbiter.

2. Forces et faiblesses
Points forts

Le PNST s'appuie sur une approche coordonnée de plusieurs communautés (Soleil, vent solaire, magnétosphère, ionosphère) qui utilisent des techniques d'observation et de modélisation différentes. Cette approche a accompagné les grands développements de la discipline au niveau international, notamment les projets fédérateurs comme SoHO, Cluster, STEREO ou Solar Orbiter. Il existe une bonne coordination de la communauté ainsi qu'une forte reconnaissance au niveau international. La communauté PNST a incontestablement une identité forte, et les nombreux ateliers organisés ou la participation importante aux colloques nationaux (Palaiseau, 2010 ; Lalonde les Maures, 2012 ; Sète, 2014) attestent de la bonne coordination. Il faut souligner par ailleurs un nombre significatif (une quinzaine) de projets ANR et de participations aux projets européens. La forte reconnaissance de la communauté PNST au niveau international est, elle aussi, incontestable avec de très nombreuses collaborations scientifiques et techniques, ainsi que des sollicitations à participer aux grands projets internationaux. Dans le domaine de l'instrumentation spatiale, la communauté française a notamment une compétence reconnue dans la réalisation de détecteurs de particules chargées, de capteurs électriques, magnétiques, rayonnements X et radio, en spectroscopie et en imagerie UV-EUV, ou encore en coronographie. Cette compétence se traduit par une forte implication des laboratoires français en tant que PIs et Co-Is d'instruments scientifiques, par exemple dans les grands projets de l'ESA (SoHO, Cluster, Bepi Colombo, Solar Orbiter, JUICE) et de la NASA (THEMIS, STEREO, MMS, Solar Probe+). Dans le domaine de l'instrumentation au sol, les compétences de la communauté française sont également reconnues, par exemple en spectro-polarimétrie optique (télescope THEMIS), en interférométrie et spectrographie radio solaire (NRH et spectrographes de Nançay) ou encore dans les radars ionosphériques. On notera par ailleurs l'excellence des centres de données CDPP et MEDOC, comme en témoignent le nombre d'accès enregistrés et l'intérêt que ces centres présentent pour le programme Space Situational Awareness de l'ESA orienté vers la météorologie de l'espace. Parmi les points forts, notons enfin l'ouverture du PNST vers d'autres environnements planétaires pour enrichir notre compréhension des processus à l'œuvre dans les plasmas, ainsi que des interactions nouvelles avec les plasmas de laboratoire et de fusion.

Points faibles

Concernant les points faibles du PNST, il avait déjà été noté, lors de l'exercice de prospective de 2009, que la communauté PNST était affectée par de nombreux départs à la retraite et un manque criant de personnel IT permanent. Si cette difficulté structurelle ne se limite pas à la seule communauté PNST, elle y prend un tour critique. Par exemple, les développements en instrumentation spatiale et les calendriers des missions mobilisent les équipes sur de nombreuses années, exigeant compétences et savoir faire qui ne peuvent être ponctuellement remplacés par des CDD. La forte diminution des recrutements conduit à une réduction importante de la taille des équipes engagées dans nombre de projets. On notera comme autre point faible que la communication sur les thématiques du PNST pourrait être davantage développée, aussi bien pour le recrutement de doctorants en provenance des écoles doctorales d'Astronomie-Astrophysique que pour le grand public (concernant par exemple les aspects sociétaux des relations Soleil-Terre).

3. Recommandations d'évolution

Consolider les moyens d'observation de la communauté française, en veillant au maintien et, autant que faire se peut, au développement, des équipes impliquées dans les grands projets d'instrumentation spatiale de la communauté (Solar Orbiter, Bepi Colombo, Solar Probe+, JUICE) et en soutenant la participation française à l'instrumentation au sol, à savoir : SuperDARN, THEMIS et le futur EST dont Astronet a récemment rappelé l'importance, EISCAT 3D ainsi que la radioastronomie solaire à Nançay. Enfin en développant les activités théoriques et de simulations numériques, axe transverse des activités de recherche de la communauté PNST.

Garantir le développement des centres de données, qui sont cruciaux pour l'archivage et la diffusion des données en physique héliosphérique, ainsi que pour la production de données à valeur ajoutée, en consolidant le personnel scientifique du pôle thématique MEDOC et en veillant au rapprochement des centres de données solaires ainsi qu'en encourageant la contribution des laboratoires français aux activités du CDPP.

Soutenir les activités liées à la météorologie de l'espace, par exemple via la labellisation de tâches de service. Dans ce cadre, soutenir également la participation de la France au programme Space Situational Awareness de l'ESA via les mesures d'observatoires au sol, les centres de données et les modèles.

G. Gravitation références astronomie métrologie

L'Action Spécifique GRAM (Gravitation, Références, Astronomie, Métrologie) a été créée en 2010 par l'INSU avec le soutien du CNES et de l'INP. Elle a vocation à coordonner et développer des actions concernant la physique fondamentale dans l'espace, la métrologie de l'espace-temps, les systèmes de référence, la mécanique céleste et spatiale, et de donner une visibilité et un affichage des communautés concernées. Cette démarche s'appuie sur plusieurs types d'actions : Organisation de journées scientifiques et d'ateliers ; Expertise et soutien de projets dans son domaine ; Appel d'offres pour le soutien d'écoles, d'ateliers, de colloques, le soutien de développements instrumentaux, le soutien de recherches théoriques et d'analyse de donnée, le soutien d'interactions et d'échanges de savoir faire entres différents groupes.

1. Fait marquant

Les horloges atomiques ont connu un essor formidable ces dernières années, les horloges optiques ayant surpassé les horloges à césium qui réalisent la définition de la seconde actuelle. L'incertitude des horloges optiques atteint aujourd'hui la gamme des 10-18 en exactitude et en stabilité de fréquence, ce qui conduira sans doute à une nouvelle définition de la seconde dans les années à venir. Les équipes françaises sont très compétitives, ayant réalisé les mesures les plus exactes de la fréquence SI d'une horloge optique et ayant obtenu le meilleur accord entre deux horloges optiques. Le temps universel coordonné, UTC, est l'échelle de temps de référence mondiale. Il est calculé en différé par le Bureau International des Poids et Mesures à partir de données d'horloges de nombreux pays et n'est donc pas disponible en temps réel pour dater des événements. Pour cette raison, l'Observatoire de Paris génère une approximation temps réel à UTC, l'UTC(OP), qui constitue la référence opérationnelle pour la mesure du temps en France et permet de matérialiser l'heure légale. D'autres pays génèrent des échelles de temps analogues, appelées collectivement des « UTC(k) ». En octobre 2012, un nouveau système de réalisation d'UTC(OP) a été mis en service, qui tire partie de l'ensemble de fontaines atomiques du SYRTE pour piloter UTC(OP) très finement. Ce changement a conduit à une amélioration d'environ un ordre de grandeur de l'écart entre UTC(OP) et UTC, qui est passé de quelques dizaines de nanosecondes à quelques nanosecondes. Cette amélioration est utile pour les applications les plus avancées, telles que les systèmes européens de navigation par satellites, EGNOS et Galileo.

2. Forces et faiblesses
Points forts

La communauté française autour des thématiques GRAM a de nombreux atouts. Tout d'abord, grâce à l'ensemble de ses chercheurs, ingénieurs et techniciens, elle maîtrise les outils de pointe, qu'ils soient théoriques (physique théorique, mécanique céleste...) technologiques (atomes froids, lasers, interférométrie...) ou observationnels (horloges, chronométrie des pulsars, VLBI, GPS, télémétrie laser, accéléromètres...).

Par ailleurs notre communauté a complètement intégré l'intérêt du segment spatial, particulièrement adapté à ses thématiques : la gravitation est traitée de façon beaucoup plus pure dans l'espace et l'espace fournit également un environnement privilégié pour certaines expériences métrologiques ainsi qu'un accès global aux systèmes de référence. Notre communauté a su construire des liens forts avec les agences spatiales, en particulier le CNES mais aussi l'ESA.

Grâce à ces compétences, la communauté joue un rôle important, et très souvent de leader, dans des projets très ambitieux, au sol et dans l'espace. On peut citer de façon non exhaustive Gaia (2013-) pour l'astrométrie, MéO (Métrologie Optique) pour la télémétrie laser sur la Lune et les satellites, REFIMEVE+ (2012-) et T2L2 (2008-) pour le transfert de fréquences et de temps, ACES/PHARAO (2016-) pour les tests de gravitation et la métrologie du temps dans l'espace et le transfert de fréquences, VIRGO et LISA-PATHFINDER (2015-) pour la détection des ondes gravitationnelles, MIGA (2016-) pour la détection des ondes gravitationnelles et l'observation des variations fines du champ de gravité, MICROSCOPE (2016-) pour le test du principe d'équivalence.

Ceci place la communauté française en position de leader mondial dans plusieurs secteurs, notamment en ce qui concerne la physique fondamentale dans l'espace. Ceci assure une très grande visibilité qui peut se vérifier par exemple par sa représentation dans les instances internationales (UAI, IERS, comités de l'ESA...) ou encore dans les comités scientifiques de colloques clés (Quantum to Cosmos, Rencontres de Moriond...).

Un point intéressant pour l'avenir de ces thématiques est une bonne implantation dans l'enseignement supérieur en particulier en master.

Points faibles

La principale difficulté à laquelle doit faire face la communauté GRAM est de trouver les ressources humaines et organisationnelles pour continuer à préparer l'avenir en renouvelant son expertise et en proposant de nouveaux projets tout en menant à bien les projets déjà engagés (ce qui est évidemment prioritaire). Cette communauté est moins nombreuse que la plupart des PN en astronomie et elle est distribuée dans des laboratoires relevant de différentes tutelles. Elle a cependant de nombreuses responsabilités importantes (en particulier PI de plusieurs projets spatiaux). Le risque potentiel est qu'il ne reste pas suffisamment de ressources pour être moteur dans les nouveaux développements aussi rapides que spectaculaires et dans les projets du futur.

La mise en place de l'organisation de l'exploitation des données de missions spatiales en physique fondamentale était certainement un point faible dans les années récentes mais des efforts et des progrès importants ont été réalisés dans la foulée du développement de LISA-PATHFINDER, ACES/PHARAO et MICROSCOPE, et l'AS GRAM continue à soutenir et structurer cet effort pour assurer le bon déroulement des projets engagés et futurs.

Nos succès récents dans le développement de projets spatiaux se situent pour la plupart dans des contextes particuliers (démonstrateur, station spatiale internationale, filière microsatellite du CNES). Il n'en reste pas moins que, au moins au niveau des laboratoires INSU, nous ne sommes pas en mesure de piloter une réponse à un grand projet spatial. De façon concrète nous n'avons pas de laboratoire spatial dans les domaines de GRAM.

Par ailleurs, si nous sommes globalement bien implantés dans l'enseignement avec un nombre satisfaisant d'étudiants en thèse, cette implantation reste très concentrée sur l'Île-de-France, le recrutement d'étudiants bien formés pouvant être plus compliqué en province.

Au niveau européen, il n'existe pas d'infrastructure de recherche (du type Europlanet) entre les laboratoires impliqués dans les projets de physique fondamentale, même si ceux-ci communiquent déjà au travers des projets engagés ou de colloques scientifiques réguliers. Le GRAM pourrait être une antenne pour amorcer la mise en place d'une telle structure.

3. Recommandations d'évolution

Accompagner les missions spatiales décidées par des moyens sol appropriés pour optimiser l'exploitation des données, en particulier au niveau des Centres de Mission Scientifique (CMS). Cet accompagnement doit se prolonger dans l'exploitation des données de ces missions pour optimiser l'utilisation d'observations plus classiques (par exemple dans le cas de Gaia cela concerne le rattachement des repères de référence obtenus par d'autres techniques plus pérennes ou encore une exploitation optimisée d'observations plus anciennes).

Pérenniser le haut niveau français en métrologie du temps et de l'espace, en particulier sur les horloges, les lasers, le transfert de fréquences et de temps, l'interférométrie atomique, par le maintien du personnel compétent et par le soutien des projets actuels et futurs au sol et dans l'espace.

Mener une politique scientifique incitative et dynamique pour favoriser des nouveaux projets et applications (sol et espace) ambitieux, ce qui implique un risque technologique et programmatique que les tutelles (INSU, INP, CNES) doivent être prêtes à accepter. La capacité des laboratoires français à piloter des très grands projets doit être renforcée. C'est le prix du maintien de la position de leader mondial dont la France jouit actuellement.

Accompagner, en cas de besoin, les efforts qui viennent de débuter, avec l'appui du CNES, pour récupérer, mettre en forme et exploiter le plus grand nombre de données de navigation des sondes spatiales, y compris celles des missions dans lesquelles la communauté française n'est pas initialement impliquée ; ces données sont précieuses à double titre : elles peuvent d'une part contribuer à apporter des contraintes pour les éphémérides planétaires et d'autre part être utilisées pour des tests de la gravitation.