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1 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini missions spatiales : Darwin et Pégase Y. Rabbia, Gemini UMR CNRS 6203 avec l'aide involontaire mais probablement.

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2 1 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini missions spatiales : Darwin et Pégase Y. Rabbia, Gemini UMR CNRS 6203 avec l'aide involontaire mais probablement bienveillante de : D. Mourard, M. Fridlund, Alcatel Space, P. Baudoz, O. Absil, L. Escarrat DARWIN, Charles et plus, si on a le temps

3 2 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini le plan (prévu) Darwin en bref (quick look) science mission / operation principe design consortium Pegase en bref (quick look) science mission / operation principe design consortium precurseur au sol : G.E.N.I.E. Ground-based European Nulling Interferometry Experiment ESA_ ESO projet

4 3 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini Darwin, en très bref recherche de la "vie" sur les exo-terres detection directe exo terres spectroscopie avec les photons de la planète flotille de telescopes mission ESA cibles : 150 à 250 étoiles à des distances de 30 à 90 années de lum

5 4 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini spectroscopie avec photons planètaires : pourquoi ? si une atmosphère existe molécules gaz atmospherique (froid) raies d'absorption dans le spectre du rayonnement propre atmosphère gaz froid planete ( caillou) longueur d'onde rayonnement propre do it yourself

6 5 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini quel domaine spectral ? bio-traceurs gazeux Venus Terre Mars Ozone l'ozone est meilleur traceur que l'oxygène il présente une raie dans l'infrarouge et d'autres traceurs de "vie" se manifestent dans le domaine IR thermique O3O3 H2OH2O CO 2 H2OH2O longueur d'onde (micron) puissance Ozone choix ESA : domaine microns

7 6 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini Darwin contraintes "science" objectif : detection directe et spectroscopie des exo-terres signatures de l'activité biologique (biochimie carbone) separation angulaire (etoile_planete) très petite (0.01 arcsec) rapport (flux*/flux planète) effroyablement grand (> 10^6) infrarouge thermique, bande large ( 6-18 m) techniques "nulling" interferometrie choix ESA : nulling interferométrie en IR thermique

8 7 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini nulling interferometry : 2 telescopes, Bracewell concept R R 1 usage normal 2 nulling : extinction étoile 3 application exoplanete 4 derriere on met un spectro 5 où est la planète ? on fait tourner (modulation) ? ? l'interferometre projette une carte de transmission sur le ciel

9 8 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini nulling : cartes de transmissions et modulation la carte dépend du nombre de télescopes et de leurs positions faire tourner : pas commode (spatial), alors : modulation interne (dephasages spécifiques alternés) étoile : jamais vue, planète : vue/pas vue/vue/pas vue/...

10 9 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini contraintes ( défis ) techniques interferometrie : vol en formation controler positions des telescopes à qqs millimètres equilibrage fin, dans le recombiner, à qqs nanometres évacuer la contribution de l'étoile (10^6) nulling : dephaser de à toutes les longueurs d'onde rayonnement matiere exo zodiacale planete immergée dans disque (?) extraction signal noyé dans bruit : modulation requise à toutes les longueurs d'onde le coeur de la manip : Achromatic Phase Shifters

11 10 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini APS contrat ESA consortium Europeen, pilotage IAS Orsay banc de test pour 3 types d'APS labos : IAS, OCA- gemini, Univ Bourgogne, Univ. Liège(Be) Max Planck Heidelberg, Institut Fresnel Marseille, industriels : Alcatel_Space,_Cannes, Kaiser Threde, TPD/TNO (Delft) implication OCA : groupe NEC / Gemini APS de type "focus crossing" : Y Rabbia, J Gay, JP Rivet banc de test MIA2 Alcatel : C Buisset (thèse OCA-Alcatel)

12 11 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini Darwin : configuration initiale et configuration "à la date" oct 2004

13 12 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini caracteristiques "mission" lieu de travail : L2 transport par 2 fusées Soyouz 3 telescopes 3.5m 1 module "recombineur de faisceaux" Joseph Louis Lagrange Turin, 1736, Paris, 1813 S T L mission ESA seul ou ESA = pilote coût 500 M euros (mission seule) lancement : pas avant 2015

14 13 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini Pégase, en très bref double mission science : pégasides, naines brunes, disques demonstrateur technologique : vol en formation flotille 3 vehicules réponse à appel d'offres CNES 4 "proposals" en concurrence

15 14 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini qqs caracteristiques projet Pégase Bracewell interferometer 2 x 40cm collecteurs + recombinateur 50 m m base 2 m – 4.8 m( / ~ 60) T optics = 80 K, T det = 55 K lieu de travail : L2 lanceur Soyouz, lancement ? cout : 175 M euros Metrology: 3 mm (RF) 1 m (laser) 3 nm (Fringe Sensor Visible )

16 15 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini Science avec Pégase Requis: Haute Résolution Angulaire grande dynamique photometrique couverture spectro continue Interférométrie normale ou "nulling" option non décidée calculs en cours (L. Escarrat, DM,YR) Objets: Pégasides (jupiters chauds) Naines Brunes Disques protoplanétaires

17 16 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini Pégase : démonstrateur "in situ" maitrise du vol en formation : controlée par exigences interferometriques point clef = métrologie, expertise OCA prépare Darwin / Xeus / LISA / Observation HRA de la Terre Métrologie de base: qq cm (RF), 100 m (optique) - résolution longitudinale par lien ~ 1 m (absolu) --- ~ 1 nm (relatif entre bras) - globalement: ~ 1 m latéral (relatif), angulaire ~ 10 mas 3x2 liens laser modulés radiofréquence ( OCA, 2004 ) coins de cube (x2) émetteur/ récepteur (x2) recombineur collecteur

18 17 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini Micro-sat = Myriade, 125 kg (engines + siderostat) Mini-sat = Proteus, 500 kg (engines + collecting optics; recombiner; metrology) Micro-sat ( Alcatel, 2004 ) base : 40 – 500 m Recombineur 40 cm diameter collecteur Pégase : configuration et véhicules

19 18 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini proposants Pégase Programme scientifique : 10 laboratoires, ~ 40 scientifiques impliqués IAS, LESIA, LUTH, OCA-Gemini, ENS-Lyon - CRAL, Univ. de Liège, LAOG, Obs de Genève, Institut Astrophys Canaries Interférométrie : directe ou en frange noire, expérience dans linstrumentation IAS, LESIA, OCA-Gemini, ONERA, Univ de Liège, Alcatel, LAOG Instrumentation spatiale et vol en formation: LESIA, IAS, ONERA, Alcatel Métrologie de très haute précision : (OCA-Gemini, OCA Artemis, Alcatel) personnel OCA impliqués: D. Mourard, E. Samain, A. Brillet, J. Gay, Y. Rabbia, L. Escarrat (ex thesard OCA),.....

20 19 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini avant d'aller dans l'espace il faut un peu s'entrainer sur un précurseur au sol GENIE, projet ESA-ESO VLTI (Chile) ESA & ESO, European scientists and industry Nulling Interferometer –Waveband = L ( 3.5 m) –Rejection ratio: 10 3 _ 10 4 First light 2008 Status: design studies ongoing collaboration Alcatel_OCA-Gemini en cours d'élaboration

21 20 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini pour l'exposé, c'est fini merci de votre attention !

22 21 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini APS approches en développement Achromatic Phase Shifters (APS) : plusieurs approches possibles actuellement 3 approches retenues pour implémentation et qualification, dispersive plates / field vector reversal / focus crossing incident beams R mais nouvelles approches à l'étude avec technologies émergentes (sub-lambda, opt integrée)


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