missions spatiales : Darwin et Pégase

Présentation au sujet: "missions spatiales : Darwin et Pégase"— Transcription de la présentation:

1 missions spatiales : Darwin et Pégase
et plus, si on a le temps DARWIN, Charles 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

2 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

3 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

4 spectroscopie avec photons planètaires : pourquoi ?
planete ( caillou) longueur d'onde rayonnement propre si une atmosphère existe molécules gaz atmospherique (froid)  raies d'absorption dans le spectre du rayonnement propre do it yourself atmosphère gaz froid

5 quel domaine spectral ? bio-traceurs gazeux
l'ozone est meilleur traceur que l'oxygène Ozone il présente une raie dans l'infrarouge et d'autres traceurs de "vie" se manifestent dans le domaine IR thermique Venus Terre Mars O3 H2O CO2 6 8 10 12 14 16 18 longueur d'onde (micron) puissance Ozone choix ESA : domaine microns

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

7 nulling interferometry : 2 telescopes, Bracewell concept
l'interferometre projette une carte de transmission sur le ciel R R p 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)

8 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/...

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

10 p 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) p

11 Darwin : configuration initiale et configuration "à la date"
oct 2004

12 caracteristiques "mission"
juste pour le fun IIIIIIIIIIIIIIII caracteristiques "mission" lieu de travail : L2 transport par 2 fusées Soyouz 3 telescopes 3.5m 1 module "recombineur de faisceaux" mission ESA seul ou ESA = pilote coût 500 M euros (mission seule) lancement : pas avant 2015 Joseph Louis Lagrange Turin, 1736, Paris, 1813 S T L2 1 0.01

13 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

14 qqs caracteristiques projet Pégase
Bracewell interferometer 2 x 40cm collecteurs recombinateur 50 m m base 2 m – 4.8 m (/ ~ 60) Toptics = 80 K, Tdet = 55 K Metrology: 3 mm (RF) m (laser) 3 nm (Fringe Sensor Visible ) lieu de travail : L2 lanceur Soyouz, lancement ? cout : 175 M euros

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

16 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) 3x2 liens laser modulés radiofréquence ( OCA, 2004 ) coins de cube (x2) émetteur/ récepteur (x2) recombineur collecteur - résolution longitudinale par lien ~ 1 m (absolu) ~ 1 nm (relatif entre bras) - globalement: ~ 1 m latéral (relatif), angulaire ~ 10 mas

17 Pégase : configuration et véhicules
Micro-sat = Myriade, 125 kg (engines + siderostat) Mini-sat = Proteus, 500 kg (engines + collecting optics; recombiner; metrology) base : 40 – 500 m Recombineur 40 cm diameter collecteur ( Alcatel, 2004 )

18 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 l’instrumentation 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), .....

19 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 = L’ ( 3.5 mm) Rejection ratio: 103 _10 4 First light 2008 Status: design studies ongoing collaboration Alcatel_OCA-Gemini en cours d'élaboration

20 merci de votre attention !
pour l'exposé, c'est fini merci de votre attention !

21 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)