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PICAM et la MISSION BEPI COLOMBO J.J. Berthelier, J Becker, F. Leblanc (LATMOS), F. Leblanc (LPP) Atelier Pôle Système Solaire IPSL, Avril 2013.

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1 PICAM et la MISSION BEPI COLOMBO J.J. Berthelier, J Becker, F. Leblanc (LATMOS), F. Leblanc (LPP) Atelier Pôle Système Solaire IPSL, Avril 2013

2 La planète - la plus proche du Soleil périhélie 0.31AU, aphélie 0.46 AU, période orbitale 88 jours - la plus petite (R 2440 km) mais la plus dense d ~ 5.43 (noyau Fe?) - rotation 59 jours (résonance 3/2 avec période orbitale, unique dans le Système Solaire) axe de rotation ~ perpendiculaire au plan de lécliptique - atmosphère très ténue températures extrêmes +430°C, -180°C - champ magnétique interne B Mercure ~ 1% B Terre, (dynamo, noyau externe liquide) magnétosphère et sous-orages « analogues » à ceux de la Terre MERCURE

3 BIENVENUE BIENVENUE SCIENCE MISSION SATELLITES INSTRUMENTS MPO INSTRUMENTS MMO ORGANISATION CONTACTS AUTRES SITES SCIENCE MISSIONSATELLITES INSTRUMENTS MPO INSTRUMENTS MMO ORGANISATION CONTACTS AUTRES SITES PUBLICATIONS BepiColombo Orbites de MMO et MPO autour de Mercure Les satellites BEPICOLOMBO BEPICOLOMBO est constitué de deux sondes différentes pour remplir tous ses objectifs scientifiques. Le MPO est une sonde stabilisée trois-axes en orbite basse polaire faiblement elliptique dont le périherme sera à l'altitude de 400 km et l'apoherme à 1500 km. Il est développée sous la responsabilité de l' ESA Caractéristiques de la sonde MPO Masse totale400 kgMasse Charge Utile50 kg MPO Le MMO est une sonde en stabilisation spinnée qui sera placée en orbite elliptique polaire dont le périherme sera à l'altitude de 400 km et l'apoherme à km. Il est développée sous la responsabilité de la JAXA. Caractéristiques de la sonde MMO CARAC TERI STIQ UES MPO Masse totale : 400 kg Masse CU : 50 kg MMO Masse totale : 220 kg Masse CU : 41 kg Cliquer ici pour aug ment er ou dimi nuer la taille des cara ctère s : A A A A MMO Dernière mise à jour le 05/04/2007 Masse totale 220 k g Masse Charge Utile 41 kg - Collaboration ESA-JAXA 2 satellites MPO (ESA) planétaire, MMO (JAXA) magnétosphérique - Lancement Août 2015, arrivée Janvier Propulsion électrique et assistance gravitationnelle Lune, Terre, Venus MISSION BEPI COLOMBO (1)

4 MMO (JAXA) 220 kg, CU 41 kg « Magnetospheric Science » Champ Magnétique Plasma Particules Energiques Ondes (+ observations MPO B, plasma) MPO (ESA) 400 kg, CU 50 kg « Planetary Science » Surface, Atmosphère neutre Champ magnétique Plasma MISSION BEPI COLOMBO (2)

5 PICAM Planetary Ion CAMera IWF (Autriche) (K. Torkar, PI) LATMOS (+IKI) (optique ionique et détecteur) MPS (Allemagne) convertisseurs HV et gating KFKI (Hongrie) convertisseur DC/DC Un des 4 Instruments du consortium SERENA (Search for Exospheric Refilling and Emitted Natural Abundances) Objectifs scientifiques de SERENA (PICAM) - Composition élémentaire, chimique et isotopique de lexosphère neutre - Composition élémentaire de lexosphère ionique - Mécanismes de formation et dynamique des exosphères neutre et ionisée - Echappement des neutres et des ions - Pénétration du vent solaire et précipitations des ions de basse énergie

6 PICAM, Objectifs Scientifiques (1) Lexosphère ionisée de Mercure Sources Vent solaire - pénétration à travers les frontières de la magnétosphère, transport Exosphère - émissions des constituants par la surface désorption thermique, photo-désorption, criblage) Processus de création et de pertes Processus photo-chimiques, collisions sur la surface, échappement Transport du Plasma dans lionosphère de Mercure Circulation à grande échelle (convection, échappement) Accélération

7 Croûte éjection stimulée par les photons Criblage par le vent solaire Absorption neutre et ion magnétosphérique et apport météoritique Mélange induit par impact météoritique Diffusion Exosphère Photo-ionisation Echappement neutre Adapté de Killen et Ip (1999) Formation de lexosphère: le cas de Na éjection par chauffage Régolite Impacte météoritique PICAM, Objectifs Scientifiques (2)

8 Themis: 13/07/2008 Emission Na D2 Themis: 22/10/2009 Emission Na D2 PICAM, Objectifs scientifiques (3) Observations du sodium exosphérique, télescope THEMIS, Iles Canaries

9 PICAM, Objectifs Scientifiques (4) Le Sodium dans lionosphère, modélisation (F. Leblanc et al., 2004)

10 PICAM, Objectifs Scientifiques (5) Lionosphère et la magnétosphère de Mercure

11 PICAM, Objectifs Expérimentaux Mesure des fonctions de distribution des ions de basse énergie - gamme dénergie: ~ 3 eV – 3 keV, résolution ~ 10% - champ de vue: omnidirectionnel sur un demi-espace (2π st.), résolution 15°/30° Donne accès au transport et à laccélération du plasma Avec MMO, 2 points de mesure pour étudier la dynamique de la magnétosphère Mesure de la composition du plasma - masses 1 à ~ 130 uma, (H, He, N?, O, Na, Mg, Ca, K, Xe?) - résolution suffisante pour séparer Na, Mg et Ca, K Donne accès aux sources et aux mécanismes de formation de lionosphère

12 Champ de vue dans un plan radial ~ 0°-75° PICAM, Concept de linstrument

13 PICAM, Optique Electrostatique

14 PICAM, mesure de la distribution angulaire et en énergie Modélisation numérique, ions 1 keV Essais QM, Ions N 2 +, 1 keV Distribution angulaire Modélisation numérique, ions 1 keV Résolution en énergie Essais QM, Ions N 2 +, 1 keV

15 PICAM, Mesure du temps de vol Simulation dune mesure de Temps de Vol pour les masses 23 (Na) et 24 (Mg) Mesures de temps de vol, QM, ions N eV

16 PICAM, quelques photos du QM QM, vue des protections thermiques - Capot supérieur avec OSR - Kapton aluminisé autour partie inférieure QM dans la chambre avec source dions

17 PICAM, quelques photos du QM Optique, partie inférieure Analyseur électrostatique Lamelles miroir M1 électrodes de gating Optique, partie supérieure Vue de dessous


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