LA MISSION PICARD PI: G. Thuilier (SA)

1. LA MISSION PICARDPI: G. Thuilier (SA) Pierre Assus Gabrielle Berthomieu Thierry Corbard Christian Delmas Jean-Louis Falin Fréderic Morand Janine Provost Jean-Pierre Rozelot + S. Pireaux (Post-doc CNES), N. Fazel (Thése),C. Damiani-Badache (Stage ENSM) Journées Scientifiques de l’O.C.A. 26 Jan 2005

2. Les Objectifs Scientifiques de la mission PICARD Mieux comprendre le Soleil, l’origine de son cycle d’activité et son influence sur le climat terrestre Astrométrie solaire • Mesurer le diamètre, l’asphéricité et leurs variations au cours du temps. Valider les mesures au sol et leur précision. Permettre cette étude à cours et long terme (mesures absolues). Radiométrie • Mesurer l’irradiance totale (constante solaire) et établir la relation: variation du diamètre / variation de l’irradiance. • Enregistrer les variations de l’irradiance spectrale UV Influence sur l’ozone et le climat. Héliosismologie • Profiter des observations au limbe pour observer les oscillations acoustiques de basses fréquences et chercher à détecter les modes de gravité. Journées Scientifiques de l’O.C.A. 26 Jan 2005

3. 1999 Début Doraysol I- Astrométrie: Les séries de CALERN (F. Laclare) Journées Scientifiques de l’O.C.A. 26 Jan 2005

4. I- Astrométrie: Les séries de CALERN (F. Laclare) Journées Scientifiques de l’O.C.A. 26 Jan 2005

5. I- Astrométrie: État actuel des mesures du rayon solaire Journées Scientifiques de l’O.C.A. 26 Jan 2005

6. I- Astrométrie: Asphéricités Astrolabe du Calern Ces écarts à la sphéricité mesurés à l’astrolabe de CALERN sont cohérents avec les mesures obtenues au Brésil et à l’héliomètre du Pic du Midi Hélio-latitude Journées Scientifiques de l’O.C.A. 26 Jan 2005

7. I- Astrométrie: Conclusions • Pour améliorer la situation au sol: • Définition commune du diamètre • Améliorer la qualité des mesures, les rendre plus impersonnelles • Choisir un domaine spectral commun en évitant les raies de Fraunhofer • Étudier les effets de l ’atmosphère  PICARD, instrument de métrologie dédié,donnera la précision nécessaireavec des mesures hors atmosphère, stables et calibrées. De plus il permettra d’harmoniser et d’interpréter les résultats obtenus au sol et de valider les mesures d’asphéricité. Journées Scientifiques de l’O.C.A. 26 Jan 2005

8. II - Radiométrie • Il faut assurer la continuité des mesures. • Ce composite a pu être construit grâce à plusieurs radiomètres de type différent ayant des périodes de recouvrement. Enjeux: Évolution séculaire / Influence sur le climat ?  Modèles d’atmosphères avec couplage Stratosphère-Troposphère (Variation d’Irradiance spectrale UV ~ 8%) Journées Scientifiques de l’O.C.A. 26 Jan 2005

9. III - Héliosismologie Enjeux: • Aucun mode de gravité n’a encore été détecté avec certitude, les instruments de SOHO ont cependant permis de placer des limites pour leur détectabilité (<2mm/s ou 0.1 ppm) . • La connaissance du cœur solaire demeure essentielle pour comprendre l’évolution dynamique du Soleil et des étoiles et pour apporter de nouvelles contraintes sur la physique des neutrinos. Méthode: • Une amplification des modes au limbe a été prédite théoriquement par Toutain et al. (1999) et vérifiée expérimentalement pour les modes p en utilisant les images de SOHO. • PICARD aura une résolution et une stabilité au limbe supérieure permettant d’exploiter ce facteur d’amplification pour la recherche des modes basses fréquences. Journées Scientifiques de l’O.C.A. 26 Jan 2005

10. Toner, Jefferies & Toutain 1999 III - Héliosismologie Enjeux: • Aucun mode de gravité n’a encore été détecté avec certitude, les instruments de SOHO ont cependant permis de placer des limites pour leur détectabilité (<2mm/s ou 0.1 ppm) . • La connaissance du cœur solaire demeure essentielle pour comprendre l’évolution dynamique du Soleil et des étoiles et pour apporter de nouvelles contraintes sur la physique des neutrinos. Méthode: • Une amplification des modes au limbe a été prédite théoriquement par Toutain et al. (1999) et vérifiée expérimentalement pour les modes p en utilisant les images de SOHO. • PICARD aura une résolution et une stabilité au limbe supérieure permettant d’exploiter ce facteur d’amplification pour la recherche des modes basses fréquences. Journées Scientifiques de l’O.C.A. 26 Jan 2005

11. Les équipes autour de la mission PICARD • PICARD est un satellite de la filière micro-sat du CNES • Après une période d’incertitude financière le CNES a définitivement retenu cette mission (Septembre 2004). • PICARD a reçu le soutien scientifique de l’ESA et de la NASA (programme ILWS), et le soutien financier de l’ESA pour le centre de mission. • La mission repose sur trois instruments construits par • le Service d’Aéronomie, • le Physikalisch-Meteorologisches Observatorium Davos, World Radiation Center (Suisse), • l’Institut Royal Météorologique de Belgique. • Autres Laboratoires associés • OCA, LUAN, IAS, CEA, LMD • et aux Etats-Unis : Université de Yale, GSFC, NRL, HAO Journées Scientifiques de l’O.C.A. 26 Jan 2005

12. Les Instruments Astrométrie + Heliosismologie SODISM (F) (SOlar DIameter and Surface Mapper) • Téléscope Ritchey-Chrétien ø11cm • CCD 20482 PREMOS (CH) (PREcision Monitor for Oscillation measurements) Radiomètre 4 canaux (215, 268, 535, 782 nm) SOVAP (B) (SOlar VAriability PICARD)Radiomètre différentiel absolu Radiométrie Journées Scientifiques de l’O.C.A. 26 Jan 2005

13. CONCEPTION DE SODISM • Instrument de métrologiethermiquement stable incorporant une référence angulaire. • Les matériaux employés assurent une stabilité mécanique. • Quatre prismes fournissent la référence angulaire interne à chaque mesure. • Précision évaluée par simulations numériques : 1 mas. • La précision à long terme est assurée par une calibration absolue obtenue en pointant des étoiles. (Catalogues Hipparcos - GAIA) Journées Scientifiques de l’O.C.A. 26 Jan 2005

14. CONCEPTION DE SODISM • Instrument de métrologiethermiquement stable incorporant une référence angulaire. • Les matériaux employés assurent une stabilité mécanique. • Quatre prismes fournissent la référence angulaire interne à chaque mesure. • Précision évaluée par simulations numériques : 1 mas. • La précision à long terme est assurée par une calibration absolue obtenue en pointant des étoiles. (Catalogues Hipparcos - GAIA) Journées Scientifiques de l’O.C.A. 26 Jan 2005

15. Implication de l’O.C.A.:Synergie sol-espace autour de la mission PICARD PICARD-sol SODISM II Astrolabe solaire DORaySol Réseau R2S3 France, Algerie, Brésil, Turquie MISolFA Microsatellite PICARD Journées Scientifiques de l’O.C.A. 26 Jan 2005

16. PICARD SOL: Objectifs généraux • Comparer les diamètres dans l’espace et au sol (SODISM I / SODISM II) • Comprendre et quantifier les effets de l’atmosphère sur le diamètre (MISOLFA) • Raccorder les mesures PICARD aux séries historiques (DORaySol) • Poursuivre les mesures au sol après la fin de la mission PICARD • Qualification de SODISM sur le Soleil avant intégration sur le satellite • Banc de test de modifications pendant le vol Journées Scientifiques de l’O.C.A. 26 Jan 2005

17. MISOLFAP. Assus (Chef de projet), A. Irbah (PI), F. Morand+Collaboration CRAAG (M. Fodil, Y. Saïdi, A. Berja) + Collaboration L.U.A.N (F. Martin, J. Borgnino) • MISOLFA est un moniteur de qualité d’images solaire qui mesure continûment les paramètres diurnes de la turbulence atmosphérique (Paramètre de Fried, échelle externe de cohérence spatiale, angle d’isoplanétisme, temps de cohérence, profil de turbulence) • Ces paramètres nous permettront de modéliser la réponse impulsionnelle optique (psf) de l’atmosphère et ainsi de rattacher les mesures faites au sol à celles de l’espace. Journées Scientifiques de l’O.C.A. 26 Jan 2005

18. Date de lancement: Mai 2008 • La date de lancement doit permettre de bénéficier de la phase d’activité croissante du cycle 24. • Complémentarité avec NASA/SDO dont le lancement est prévu à la même période. Journées Scientifiques de l’O.C.A. 26 Jan 2005

19. 2004 2005 2006 2007 réalisation MISOLFA intégration tests tests modèles opération réalisation Monture intégration tests intégration Tests SODISM MV1 SODISM tests opération Echéancier PICARD-SOL Journées Scientifiques de l’O.C.A. 26 Jan 2005

20. Conclusions • PICARD • Apporte une nouvelle observable pour la modélisation solaire, • contribue à la validation des modèles climatiques, • assure la continuité des mesures radiométriques (Total et UV) avec SOHO, • offre une nouvelle opportunité pour la recherche des modes de gravité, • participe à l’ensemble des programmes solaires des années 2008-2010, en particulier avec SDO. Journées Scientifiques de l’O.C.A. 26 Jan 2005

21. Rosaria Simoniello, Université de Birmingham Candidate Bourses Poincaré 2005 « Solar limb-seismology and asterosismology » Sandrine Lefebvre Actuellement à l’UCLA, « Étude de la forme globale du Soleil et des étoiles en général » Conclusions • PICARD et l’O.C.A. • L’O.C.A. dispose avec la série de F. Laclare continuée par DORaySol de la plus grande base de données continue de mesures du Rayon Solaire. • PICARD représente une opportunité unique pour notre établissement de concrétiser son investissement en obtenant une interprétation claire des mesures au sol. Cette mission nous permet d’envisager la continuation de ce travail sur le long terme avec un effort d’uniformisation des mesures au sol et la mise en place du réseau R2S3. • L’équipe travaillant autour de PICARD à l’OCA est inter-département (Gémini-Cassiopée). L’effort à mener pour le développement de PICARD sol au cours des 2 prochaines années est considérable et repose sur deux ingénieurs à temps partiel. Journées Scientifiques de l’O.C.A. 26 Jan 2005