Séminaire LATMOS (Guyancourt, Amphithéâtre Gérard Mégie), Jeudi 20 mars 2014, 11h

Orateur: Mustapha Meftah et l'équipe PICARD

Titre: La mission PICARD: De sa conception à son exploitation scientifique

Résumé: PICARD est une mission scientifique dédiée à l’étude du Soleil. Son objectif est d’apporter des mesures spécifiques (diamètre solaire, aplatissement solaire, rotation différentielle, éclairement solaire total, éclairement solaire spectral, hélio-sismologie, etc.) pour approfondir notre connaissance du fonctionnement de notre étoile. La mission PICARD a été ainsi nommée en hommage à l’astronome français Jean Picard (1620-1682) qui fut un des premiers à réaliser des mesures de précision du diamètre solaire (proche de 1.4 million de kilomètres). Vouloir mesurer avec précision le diamètre d'une sphère gazeuse située à près de 150 millions de kilomètres, dont l'enveloppe est en perpétuel changement représente un défi qui semble irréalisable, et ceci d'autant plus que l'atmosphère terrestre, à travers laquelle les observations sont faites, constitue un gros handicap. A ces difficultés s'ajoute celle de la définition du bord solaire qui sert de repère géométrique pour délimiter la sphère solaire. Et pourtant, malgré ces obstacles, la mesure du diamètre solaire et de ses variations constitue depuis très longtemps des programmes de recherches dans de nombreux observatoires. Afin de réaliser des mesures hors atmosphère, le satellite PICARD (issu de la filière Myriade du CNES) a été développé et mis en orbite le 15 juin 2010, et ce à partir d’une idée originale provenant du LATMOS (ex Service d’Aéronomie). Le Laboratoire est responsable de la charge utile PICARD qui comprend quatre instruments spatiaux (télescope imageur, radiomètre, photomètre et bolomètre) et un équipement électronique. La durée de vie d’un satellite reste cependant limitée à quelques années. Le retrait de service du satellite PICARD est programmé pour le 4 avril 2014. Il convenait alors d’assurer au sol une surveillance à plus long terme des paramètres observés depuis l’espace. C’est dans cet état d’esprit que le segment sol de la mission PICARD a été développé sur le site de Calern (Observatoire de la Côte d’Azur) et sous la responsabilité du LATMOS. Le suivi continu du diamètre solaire a commencé en 1978 à Calern sous l’impulsion de Francis Laclare. Le segment sol (nommé « PICARD SOL ») associé à ces différents instruments (modèle de qualification du télescope spatial, moniteur de turbulence, pyranomètre, photomètres, caméra grand champ, etc.) est opérationnel depuis mai 2011. Toute l’instrumentation (« spatiale » ou « sol ») a fonctionné ou fonctionne nominalement.

Les observations réalisées hors atmosphère sont a priori plus favorables, cependant, l’environnement spatial (rayonnement UV, radiations, anomalie de l’Atlantique Sud, cyclage thermique, etc.) dégrade considérablement les instruments en orbite qui observent directement le Soleil (combinaison des effets de la contamination, des radiations, des variations de température et des réponses des détecteurs). Tous ces effets nécessitent des corrections (optiques, thermiques, électriques, etc.) qui mettent en évidence la relation étroite entre les instrumentalistes et les physiciens. L’instrumentation spatiale requiert des compétences, du savoir-faire et un retour d’expérience. Dans le cadre de programmes ambitieux tels que PICARD, un maintien des équipes instrumentalistes sur le long-terme est nécessaire afin de corriger et d’analyser les données. Au sol, les instruments sont moins affectés par la dégradation et la maintenance est possible. Cependant, les mesures sont affectées par l’atmosphère et nécessitent d’autres types de corrections (réfraction, turbulence, etc.).

Au cours de cette présentation, les différents segments de la mission PICARD seront présentés. Nous parlerons des principales limitations associées aux essais réalisés avant le lancement du satellite PICARD (caractérisations optiques, balance thermique avec ou sans simulateur solaire, etc.). Ensuite, nous expliquerons les effets de l'environnement spatial sur nos mesures. Nous présenterons notre compréhension des phénomènes de dégradation observés au niveau des instruments. Ainsi, notre retour d'expérience sera mis à profit de toute la communauté. Puis, nous nous focaliserons sur les principaux résultats de la mission Picard (nouvelles estimations des valeurs absolues de l’éclairement solaire total, du diamètre solaire, de l'aplatissement solaire et variation de ces différents paramètres au cours du temps). Pour conclure, une discussion concernant d’éventuelles perspectives pourra être mise en place.