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Le satellite HERSCHEL et son spectro-imageur infrarouge PACS…

Le satellite HERSCHEL et son spectro-imageur infrarouge PACS…. … à 3 ans du lancement. Hervé Wozniak CRAL 13 décembre 2004. Un successeur aux satellites infrarouges IRAS (57cm, 1983, 10 mois) ISO (60cm, 1995 à 1998) Spitzer (2003 à 2006).

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Le satellite HERSCHEL et son spectro-imageur infrarouge PACS…

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Presentation Transcript

  1. Le satellite HERSCHEL et son spectro-imageur infrarouge PACS… … à 3 ans du lancement. Hervé WozniakCRAL 13 décembre 2004

  2. Un successeur aux satellites infrarouges IRAS (57cm, 1983, 10 mois) ISO (60cm, 1995 à 1998) Spitzer (2003 à 2006) Enfin observer le domaine spectral « submillimétrique » dont certaines parties sont entièrement absorbées par l’atmosphère terrestre Premières idées en 1980 ! : FIRST (Far Infra Red Space Telescope) Approuvé par l’ESA en 1997 Mission de l’Agence Spatiale Européenne + Participation NASA Lancement en 3 août 2007 par Ariane 5 Durée de vie: 4 ans max.

  3. 3300 Kg au lancement 4x4 mètres de base 7,5 mètres de haut  3,5m 3 instrumentsscientifiques refroidis Un cryostat à He prévu pour 3 ans Lancement communavec PLANCK Partie « chaude » des instrumentsscientifiques

  4. Les défis technologiques • Descendre la température du satellite à 90K et les instruments jusqu’à 0.3K • Consommation électrique: 1500 W ! • Le plus grand miroir jamais mis en orbite: 12 pétales en SiC

  5. Classe 0 Cœur dense Les objectifs scientifiques de Herschel • Etude de la formation des étoiles et leur interaction avec le milieu interstellaire • Etude de la formation et de l’évolution desgalaxies • Observation de la composition chimique des atmosphères et des surfaces des comètes, des planètes et de leurs satellites • Comprendre lachimie des molécules dans l’Univers • Ouvrir des fenêtres spectrales inaccessibles depuis le sol

  6. 1 mm 670µm 333µm HIFI SPIRE 57µm PACS 200µm

  7. Heterodyne Instrument for FIRST Voies 1 à 5 : mélangeurs à jonctions SIS, double polarité Voie 6 : mélangeur HEB, simple polarité

  8. Spectral and Photometric Imaging REceiver • Imagerie en 3 couleurs (bolomètres) • 250, 360 et 520 µm • résolutions spatiales de 18”, 25”, 36” (R ~ 3) • Champ de vue: 4 x 8’ • Spectroscopie par FTS (Mach-Zender) • 200 – 670 µm • 2,6’ de champ • Résolution spectrale ajustable : 15 à 50 ou 370 à 1250

  9. Photodector Array Camera & Spectrometer • En France: • 1 co-I au LAM ( CRAL !), 2,5 co-I au CEA/SAp (depuis 2000) • Temps garanti : 2% pour LAM (40h), 13% pour CEA/SAp • Participation technique : • Fourniture des matrices de bolomètres pour la voie photométrie • Participation aux logiciels d’analyse des données • En Europe: • Allemagne: MPE-Garching (PI), MPIA-Heidelberg • Belgique: KUL (co-PI), CSL • France: CEA/SAp, LAM • Italie: IFSI-Rome, Arcetri, Padova, etc… • Espagne: IAC • Autriche: UVIE-Vienne

  10. Dimensions: 56 x 32 x 31 cm

  11. PACS Chopper FM Le miroir oscillant • Le fond thermique (~80 K) doit être soustrait : • Miroir d’entrée source/champ à 8 Hz • Deux sources de calibration internes (températures de 70 et 90K)

  12. 2 bandes simultanées : 60-90 ou 90-130µmet 130-210µm même champ (1.75 3.5) dans les deux couleurs La voie photométrique

  13. Un absorbant convertit la puissance incidente en chaleur. Les matrices de bolomètres Le pixel bolométrique

  14. Les matrices de bolomètres Le pixel bolométrique Un thermomètre mesure l’élévation de température : Silicium doublement implanté P et B.

  15. Les matrices de bolomètres Le pixel bolométrique La grille est reliée à une source à 300mK via des "poutres" de suspension en Si.

  16. Les matrices de bolomètres Le pixel bolométrique Un réflecteur est placé sous la grille : cavité /4, 100% du rayonnement absorbé. /4

  17. Du concept... Les matrices de bolomètres Crédit: Vincent Revéret, CEA/SAp

  18. Les matrices de bolomètres (60 - 210 µm) A la réalité.

  19. La voie spectroscopique • 57-72ou72-105 µm et 105-210 µm • 1000  R 2000 • 5x5 pixels de 9.4" • Détection 10-18 à 10-13 W m-2 • 2 matrices de photoconducteurs Ge:Ga • Mode ‘line’ ou ‘range’ • La longueur d’onde centrale dans une bande fixe celle de l’autre

  20. Le réseau • 32 x 8 cm • Moteur cryogénique à torsion • Gravé au diamant

  21. A 3 ans du lancement… • Première lumière le 22 juillet • 127 Kg sur les 130 permis • Consommation 131,4 W (à réduire à 125,4 W !) • Modèle de qualification testé à froid, démonté, expédié à ASTRIUM (Ottobrunn) • Prochaines étapes: • Livraison des miroirs mi-2005 pour intégration au satellite • Livraison des logiciels de commande et analyse à l’ESA • Livraison des modèles de vol • Transformation des modèles de qualification en modèles de secours • Définition des programmes scientifiques du temps garanti • Appel d’offre temps ouvert en 2006

  22. Pour en savoir plus … • Site web de l’ESA • http://pacs.mpe-garching.mpg.de/ • http://pacs.ster.kuleuven.ac.be/ • Me demander…

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