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1 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini missions spatiales : Darwin et Pégase Rabbia, Gemini UMR CNRS 6203 avec l'aide involontaire mais probablement bienveillante de : Mourard, M. Fridlund, Alcatel Space, P. Baudoz, O. Absil, L. Escarra DARWIN, Charles 1809 - 1882 et plus, si on a le temps

missions spatiales : Darwin et Pégase

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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. le plan (prévu). - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: missions spatiales : Darwin et Pégase

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

Page 2: missions spatiales : Darwin et Pégase

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

Page 3: missions spatiales : Darwin et Pégase

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

Page 4: missions spatiales : Darwin et Pégase

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

Page 5: missions spatiales : Darwin et Pégase

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

Page 6: missions spatiales : Darwin et Pégase

6 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini

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

Page 7: missions spatiales : Darwin et Pégase

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

Page 8: missions spatiales : Darwin et Pégase

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

Page 9: missions spatiales : Darwin et Pégase

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

Page 10: missions spatiales : Darwin et Pégase

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)

0

DL

DL

0

DL

DL

in

out

in

out

Page 11: missions spatiales : Darwin et Pégase

11 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini

Darwin : configuration initiale et configuration "à la date"

oct 2004

Page 12: missions spatiales : Darwin et Pégase

12 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini

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

Page 13: missions spatiales : Darwin et Pégase

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

Page 14: missions spatiales : Darwin et Pégase

14 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini

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 )

Page 15: missions spatiales : Darwin et Pégase

15 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini

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

Page 16: missions spatiales : Darwin et Pégase

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

Page 17: missions spatiales : Darwin et Pégase

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

Page 18: missions spatiales : Darwin et Pégase

18 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini

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), .....

Page 19: missions spatiales : Darwin et Pégase

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

Page 20: missions spatiales : Darwin et Pégase

20 JS OCA 2005 Darwin / Pegase Yves Rabbia Gemini

pour l'exposé, c'est fini

merci de votre attention !

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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)