Post on 03-Apr-2015
1 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini
missions spatiales : Darwin et Pégase
Y. Rabbia, Gemini UMR CNRS 6203avec l'aide involontairemais probablement bienveillante de :
D. Mourard, M. Fridlund, Alcatel Space, P. Baudoz, O. Absil, L. Escarrat
DARWIN, Charles1809 - 1882
et plus, si on a le temps
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
3 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini
Darwin, en très bref
recherche de la "vie" sur les exo-terresdetection directe exo terresspectroscopie 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 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini
spectroscopie avec photons planètaires : pourquoi ?
si une atmosphère existemolécules gaz atmospherique (froid) raies d'absorptiondans le spectre du rayonnement propre
atmosphèregaz froid
planete( caillou)
longueur d'onde
rayonnement propre
do it yourself
5 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini
quel domaine spectral ? bio-traceurs gazeux
Venus
Terre
Mars
Ozonel'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
O3
H2O CO2
H2O
6 8 10 12 14 16 18
longueur d'onde (micron)
puissance
Ozone
choix ESA :domaine 6 -18 microns
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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 choix ESA : nulling interferométrie en IR thermique
7 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini
nulling interferometry : 2 telescopes, Bracewell concept
R
R
1usage normal
2nulling : extinction étoile
3applicationexoplanete
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
8 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini
nulling : cartes de transmissions et modulationla 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/...
modn
9 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini
contraintes ( défis ) techniques
interferometrie : vol en formationcontroler positions des telescopes à qqs millimètresequilibrage 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 zodiacaleplanete immergée dans disque (?) extraction signal noyé dans bruit : modulation requise
à toutes les longueurs d'onde
le coeur de la manip : Achromatic Phase Shifters
10 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini
APS contrat ESA
consortium Europeen, pilotage IAS Orsaybanc 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 / GeminiAPS de type "focus crossing" : Y Rabbia, J Gay, JP Rivetbanc de test MIA2 Alcatel : C Buisset (thèse OCA-Alcatel)
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DL
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in
out
in
out
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Darwin : configuration initiale et configuration "à la date"
oct 2004
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caracteristiques "mission"• lieu de travail : L2• transport par 2 fusées Soyouz• 3 telescopes 3.5m • 1 module "recombineur de faisceaux"
Joseph Louis LagrangeTurin, 1736, Paris, 1813
ST
L21 0.01
• mission ESA seul ou ESA = pilote• coût 500 M euros (mission seule)• lancement : pas avant 2015
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 CNES4 "proposals" en concurrence
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qqs caracteristiques projet Pégase
• Bracewell interferometer
• 2 x 40cm collecteurs + recombinateur
• 50 m - 500 m base
• 2 m – 4.8 m(/ ~ 60)
• Toptics = 80 K, Tdet = 55 K
lieu de travail : L2lanceur Soyouz, lancement 2010-12 ?cout : 175 M euros
•Metrology:
3 mm (RF) 1 m (laser) 3 nm (Fringe Sensor Visible )
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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
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
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
collecteur
Pégase : configuration et véhicules
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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 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini
avant d'aller dans l'espace il faut un peu s'entrainersur un précurseur au sol GENIE, projet ESA-ESO
• Instrument @ VLTI (Chile)• ESA & ESO, European scientists and industry• Nulling Interferometer
– Waveband = L’ ( 3.5 m)– Rejection ratio: 103 _10 4
• First light 2008
• Status: design studies ongoing
collaboration Alcatel_OCA-Gemini en cours d'élaboration
20 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini
pour l'exposé, c'est fini
merci de votre attention !
21 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini
APS approches en développementAchromatic Phase Shifters (APS) :
plusieurs approches possiblesactuellement 3 approches retenues pour implémentation et qualification,
dispersive plates / field vector reversal / focus crossing
incident beams
R
sp
mais nouvelles approches à l'étude avec technologies émergentes (sub-lambda, opt integrée)