Des Ballons pour l’Astrophysique

Présentation au sujet: "Des Ballons pour l’Astrophysique"— Transcription de la présentation:

1 Des Ballons pour l’Astrophysique
Jean-Louis Counil & la sous-direction Ballon du CNES

2 Sommaire Les ballons du CNES Intérêt des observations en Ballon
Les processus de Programmation Les projets dans le domaine de l’Astrophysique Les perspectives CNES – Jean-Louis Counil

3 Les ballons du CNES CNES – Jean-Louis Counil

4 Ballons Stratosphériques Ouverts (BSO)
Volume à m3 Durée de vol Plusieurs heures à quelques jours (lest et conditions de vol) Matériaux Polyéthylène basse densité de 12 à 25 µm Niveau de vol 20 à 40 Km Masse crochet jusqu’à 3 T Récupération des nacelles CNES – Jean-Louis Counil

5 BSO : composition Un clapet pour évacuer du gaz et descendre
Du lest pour réduire la masse et monter CNES – Jean-Louis Counil

6 Montgolfières InfraRouges (MIR)
Volume m3 Masse au crochet 40 à 60 kg, Durée de vol quelques semaines excursions jour/nuit (18 à 30 km) CNES – Jean-Louis Counil

7 Ballons Stratosphériques Pressurisés ( BPS )
Diamètre 8,50 , 10 et 12 m Niveau de vol 18-20 Km Durée de vol jusqu’à 6 mois Masse crochet jusqu’à 50 kg Matériaux : complexe de films de polyester et de polyamide CNES – Jean-Louis Counil

8 Ballon Pressurisé de Couche Limite (BPCL)
Diamètre 2,50 m Niveau de vol 1 à 2 Km Durée de vol jusqu’à 1 mois Matériaux : complexe de films de polyester et de polyamide Nacelle avec localisation GPS et transmission ARGOS Mesures : pression, température, humidité, vent CNES – Jean-Louis Counil

9 Aéroclipper Ballon en déficit de portance avec un guiderope dont une partie flotte à la surface de l’eau Le ballon se déplace sur l’eau, poussé par le vent mais à une vitesse moindre Le ballon est déployé depuis la côte et explore de larges étendues océaniques Les nacelles atmosphérique et océanique mesurent les paramètres physiques de l’air et de l’eau pour étudier les interactions océan/atmosphère Nacelle atmosphérique Nacelle océanique CNES – Jean-Louis Counil

10 Ce que le CNES n’a pas des ballons captifs … CNES – Jean-Louis Counil

11 L’intérêt des observations par ballon
CNES – Jean-Louis Counil

12 L’atmosphère: un obstacle pour les observations
CNES – Jean-Louis Counil

13 Why balloons for Astrophysics/Astronomy ?
“In the satellite-dominated space Era the balloons can be used as follows For Targeted Measurements (in situ) Validation of space experiments As Pathfinder mission (scientific, technical) As Scientific Gap filler And also ? Training and education Others…” CNES – Jean-Louis Counil

14 Le processus de Programmation des expériences ballon
CNES – Jean-Louis Counil

15 Le processus de Programmation des expériences ballon (OT+SU)
Un vol ballon c’est une charge-utile (ou +) une nacelle Une campagne ( enveloppe, équipes techniques…) Possiblité de coopérations internationales partage des composantes de l’expérience Charges Utiles Sélection via les groupes thématiques du CNES Financement sur budgets «  Ballons » - éventuellement autres R & T Campagne/nacelles: logique d’enveloppe maintenir une activité minimum chez les sous-traitants Maintenir une équipe CNES: spécificité des activités Flux régulier de campagnes (OT + SU) CNES – Jean-Louis Counil

16 Le processus de Programmation des expériences ballon
Plan des campagnes pour l’année N+1 établi vers mai/année N. Accord avec bases de lancement (ballons CNES): Kiruna (Suède) Trapani (Italie) Teresina (Brésil) Mac Murdo (Kerguelen) coopérations internationales Nouveau Mexique CNES – Jean-Louis Counil

17 Les projets dans le domaine de l’Astrophysique
CNES – Jean-Louis Counil

18 PILOT Recommandation par le groupe Astro en en 2005
Revue Critique de Définition a eu lieu fin 2008 premier vol durant l’hiver Trois vols envisagés CNES – Jean-Louis Counil

19 CNES – Jean-Louis Counil

20 CNES – Jean-Louis Counil

21 FIREBALL projet d’astronomie UV pour la mise en évidence d’hétérogénéités du milieu intergalactique chaud nacelle pointée qui embarque un télescope d’un mètre d’ouverture éléments d’optiques fournis par le LAM Nacelle CNES campagne pilotée par les USA premier vol durant l’été 2007. pb de pointage validation technologique second vol programmé en 2009 CNES – Jean-Louis Counil

22 Séminaire de Prospective Ballon
Pau; septembre 2008 Quel avenir pour les ballons ? Recensement d’expériences par réponse à un appel à idées. CNES – Jean-Louis Counil

23 The Responses to the Call for Ideas
The cold Universe Sun The violent Universe 2 1 3 CNES – Jean-Louis Counil

24 The answers to the call for ideas
PICARD (Simultaneous measurements with the PICARD satellite) 3-D Radio detection of UHE cosmic ray showers GAMMA RAY POLARIMETER PoGOLite CIDRE FITE CNES – Jean-Louis Counil

25 The Picard-Balloon proposal (G. Thuillier & S. Sofia)
Simultaneous measurements from ground, balloons, satellite of the Sun radiation Solar irradiance, Solar diameter/shape Separation of the atmospheric absorption Calibration/reference for future measurements CNES – Jean-Louis Counil

26 The proposal: Flight of the SDS instrument (G. Thuillier & S. Sofia)
SDS: Solar Disk Sextant Measurements of the Solar Diameter On the shell instrument (flights in 1992, 1994, 1995, 1996 ) instrument of the University of Yale (S. Sofia) proposal submitted by the PICARD PI Prolongation of the measurements done in the 90’s synchronous with PICARD observations (late ) US/French collaboration to be documented CNES – Jean-Louis Counil

27 3-D Radio detection of UHE cosmic ray showers ( A. Le Cacheux et al.)
Scientific objective: To investigate the Ultra High Energy cosmic Rays energy ~ eV one particles creates 1011 at ground How: by characterizing the products of their interaction in the atmosphere Measurements of the electromagnetic field (radio emission) Recent observationsof radio waves associated to Cosmic rays air showers 1-D vertical profile (complement to ground observations) CNES – Jean-Louis Counil

28 3-D Radio detection of UHE cosmic ray showers ( A. Le Cacheux et al.)
A series of captive instrumented balloons at various altitudes unique way to investigate the showers in altitude Co-located with observation sites Existing instruments (active dipole antennas); light payload ~ 10 kg CNES – Jean-Louis Counil

29 Gamma Ray Polarimeter (D. Bernard & B. Giebbels)
Measurements: The Polarisation (and energy) of γ rays energy ~ 3-6 MeV How: by observing the electrons created by the interaction of the photon in an Argon reservoir. Scientific objectives: Emission/acceleration mechanisms Gamma Ray Burst Physics CNES – Jean-Louis Counil

30 Gamma Ray Polarimeter (D. Bernard & B. Giebbels)
Technical Challenge: temporal resolution of 100µm Experiment characteristics Liquid Argon active mass: ~ 500 kg Total payload mass (~600 kg) Balloon flight characteristics Long duration (~ three weeks) CNES – Jean-Louis Counil

31 CIDRE ( L. Pagani et al.) Scientific objective: Observe molecular species (H2, O1, HD, OH…) Deuterium in our galaxy not observable above 3 Thz not observable from ground How: Developing a Challenging instrument (heterodyne detection in the Thz; µm) based on HEB detectors Four pixels CIDRE stands for CNES – Jean-Louis Counil

32 CIDRE ( L. Pagani et al.) Balloon flight will pave the way to future satellite instruments Stratospheric airplanes flights (14 km) not optimized (still 50% absorption) Candidate for flights from 2012 To continue the R&D developments To access the adequacy of a balloon borne experiment (telescope size, …) CNES – Jean-Louis Counil

33 soutien possible de participation à des vols non-CNES.
mais aussi … soutien possible de participation à des vols non-CNES. ex: CREAM: Cosmics rays Energetics and Mass soutien aux participants français, vol instrument CHERCAM: L. Derome. CNES – Jean-Louis Counil

34 conditions aux limites
Les perspectives Nosica conditions aux limites CNES – Jean-Louis Counil

35 Nosica: Amélioration des performances des BSO du CNES
transmission satellite vols plus longue durée amélioration des redondances autorisations de vol plus faciles nouveaux sites ? nouvelles nacelles opérationnelles à partir de 2011 CNES – Jean-Louis Counil

36 Collaborations internationales sans doute à favoriser
Perspectives Difficile d’embarquer des nacelles de plus 1000 kg retour d’expérience PRONAOS et ARCHEOPS Trop « lourd » pour équipes CNES – équipes Labos coûts prohibitifs de l’heure d’observation Collaborations internationales sans doute à favoriser quelques possibilités pour de nouvelles expériences à partir de ? CNES – Jean-Louis Counil