missions spatiales : Darwin et Pégase

1. missions spatiales : Darwin et Pégase et plus, si on a le temps DARWIN, Charles 1809 - 1882 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. planete ( caillou) rayonnement propre longueur d'onde do it yourself atmosphère gaz froid spectroscopie avec photons planètaires : pourquoi ? si une atmosphère existe molécules gaz atmospherique (froid) raies d'absorption dans le spectre du rayonnement propre

5. Ozone Ozone Venus puissance Terre Mars H2O H2O CO2 O3 6 8 10 12 14 16 18 longueur d'onde (micron) quel domaine spectral ? bio-traceurs gazeux 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 choix ESA : domaine 6 -18 microns

6. infrarouge thermique , bande large ( 6-18 mm) techniques "nulling" interferometrie choix ESA : nulling interferométrie en IR thermique 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)

7. ? ? p R R nulling interferometry : 2 telescopes, Bracewell concept l'interferometre projette une carte de transmission sur le ciel 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 0 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)

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

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

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. Metrology: • 3 mm (RF) 1 m (laser) 3 nm (Fringe Sensor Visible ) 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 : L2 lanceur Soyouz, lancement 2010-12 ? cout : 175 M euros

15. Objets: • Pégasides (jupiters chauds) • Naines Brunes • Disques protoplanétaires 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)

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

17. Mini-sat = Proteus, 500 kg (engines + collecting optics; recombiner; metrology) Micro-sat = Myriade, 125 kg (engines + siderostat) collecteur base : 40 – 500 m Micro-sat 40 cm diameter Recombineur collecteur Pégase : configuration et véhicules ( 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'entrainersur un précurseur au sol  GENIE, projet ESA-ESO • Instrument @ 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. pour l'exposé, c'est fini merci de votre attention !

21. incident beams R 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 mais nouvelles approches à l'étude avec technologies émergentes (sub-lambda, opt integrée)