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Pourquoi avoir créé le GIS Paradise ?

En France, nous avons des moyens très conséquents au sein de plusieurs laboratoires pour assembler, caractériser, et étalonner les instruments scientifiques des missions spatiales. Forts de ces moyens, nous contribuons à de nombreuses missions spatiales internationales. L’ensemble de ces dispositifs, sur le plan académique, est unique au monde et fait des laboratoires français des partenaires privilégiés pour le CNES en premier lieu, mais plus largement pour les agences spatiales à travers le monde. L’opération et la maintenance de ces moyens d’envergure sont couteuses : en général, un investissement nécessite un coût annuel récurent de l’ordre de 10 % de son coût d’investissement. Le groupement d’intérêt scientifique (GIS) Paradise a été créé pour rendre plus visible cette contribution majeure de la communauté française et en obtenir une meilleure reconnaissance et valorisation financière.

Quelles plateformes en font partie ?

Paradise regroupe six plateformes :

• La station d’étalonnage de l’Institut d’astrophysique spatiale (IAS) à Orsay
• La plateforme d’intégration et de tests (PIT) de l’Observatoire Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (OVSQ) à Guyancourt
• Les moyens d’essais du Laboratoire d’études spatiales et d’instrumentation en astrophysique (LESIA) à Meudon
• Les moyens d’essais du Laboratoire astrophysique, instrumentation, modélisation (AIM) à Saclay
• Les moyens d’essais du Laboratoire d’astrophysique de Marseille (LAM)
• Les moyens d’essais de l’Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP) à Toulouse

Celles-ci permettent de réaliser plusieurs types de tests :

• Mise en conditions spatiales (vide et froid) grâce à de grandes cuves capables de reproduire ces conditions ;
• Vérification de la résistance à ces conditions en répétant les cycles thermiques un certain nombre de fois ;
• Tests de vibrations grâce à des pots vibrants qui permettent de reproduire le type de chocs que va subir le satellite au décollage de la fusée notamment.

 

Toutes ces manipulations ont lieu en salles blanches, salles où la concentration de particules est maintenue à un niveau bas et où la température, la pression et l’humidité sont controlées avec précision. Les instruments destinés aux missions spatiales sont testés dans les cuves pendant plusieurs semaines, voire plusieurs mois, contrôlés avec précision grâce à des séries de capteurs, et surveillés continuellement via des tableaux de bord détaillant les mesures et permettant des alertes lors de la détection d’un défaut qui pourrait être critique pour l’instrument. Pour certaines phases de tests et d’étalonnage, les équipes se relaient en 3×8 pour opérer et surveiller 24h/24. C’est également en salle blanche que sont stockées les différentes pièces des systèmes en attendant leur assemblage ou leur livraison à une partenaire tiers ou une agence spatiale.

Dès que que tous les tests ont été réalisés avec succès, les équipements sont livrés à l’agence spatiale en charge de la mission, un à deux ans avant le lancement. C’est le délai nécessaire pour assembler l’ensemble de la charge utile qui sera envoyée par le lanceur et lui faire passer une dernière batterie de tests.

La plus vieille station d’étalonnage en France

La construction de la station d’étalonnage de l’IAS à Orsay a démarré en 1989. C’est la plus vieille station en France et aussi celle qui possède le plus grand nombre de cuves d’étalonnage : huit au total. Elle a contribué à de nombreuses missions spatiales internationales, toujours avec succès, grâce à la performance de ses moyens techniques et à l’implication de ses équipes. Prochaine en date : la mission Plato qui sera lancée en 2026 pour rechercher des exoplanètes et caractériser leurs étoiles. L’IAS sera l’une des trois stations responsables de l’intégration et de la vérification des assemblages de fabrication des caméras. Sur les 26 caméras, entre 10 et 12 devraient passer par les cuves de l’IAS.

Quelles sont les dernières missions spatiales auxquelles ont contribué les moyens du GIS ?

L’instrument Supercam, de la mission Perseverance, a été étalonné et assemblé à l’IRAP. Perseverance est un rover de la NASA qui est arrivé sur Mars en février 2021 et dont l’objectif est d’examiner l’habitabilité de la planète et de chercher des traces de vie.

En décembre 2021, le télescope spatial JWST, successeur du fameux Hubble, a été lancé avec succès. L’un de ses instruments, MIRI, le seul à opérer dans l’infrarouge moyen, pourra révéler la formation des galaxies plus de douze milliards d’années dans le passé, scruter la formation des étoiles ou encore mesurer la température des planètes dans la zone habitable de leur soleil. Ses différentes composantes ont été testées à AIM, au LAM, au LESIA et à l’IAS.

En 2023, deux grandes missions décolleront : Juice et Euclid. Juice effectuera des observations détaillées de Jupiter et de trois de ses plus grandes lunes glacées. L’IAS a développé et étalonné son spectro-imageur visible et proche infrarouge, baptisé MAJIS. Quant à Euclid, son objectif est de cartographier tout un pan de l’Univers, en particulier en effectuant des mesures de la matière et de l’énergie noires, afin de comprendre pourquoi l’expansion de l’Univers s’accélère. Son spectro-photomètre proche infrarouge, NISP, chargé de cartographier les grandes structures de l’Univers, est passé entre les mains du LAM. Quant à VIS, la deuxième plus grande caméra spatiale en lumière visible jamais réalisée, elle a été étalonnée par AIM.

Les nanosatellites

Certaines plateformes de Paradise, en particulier la PIT de l’OVSQ, commencent à accueillir des développements de nanosatellites. Ces tout petits satellites, de quelques décimètres cubes, peuvent apporter des contributions complémentaires aux programmes spatiaux plus conventionnels. On envisage notamment de les utiliser pour l’étude de l’atmosphère ou de la météo de l’espace (impact de l’activité solaire sur la Terre). La possibilité de déployer plusieurs nanosatellites d’un coup, afin d’obtenir simultanément des mesures à différents endroits, ouvre, par exemple, de nouvelles opportunités. Ils peuvent aussi accompagner de plus gros satellites, comme ce fut le cas pour la mission Insight où des images de son atterrissage sur Mars furent prises par deux nanosatellites embarqués. Ce domaine émergent est considéré avec attention par certaines équipes de Paradise.

Quels sont les missions de Paradise ?

Sa mission principale est de définir un mode de fonctionnement homogène, utilisant notamment des procédures partagées, incluant les demandes de prestations, les rapports de mesures et tests, le contrôle qualité. Toutes les procédures doivent être rédigées, puis accompagnées, par des qualiticiens, notamment pour éviter toute erreur pouvant avoir de grosses répercussions en termes de planning et de coût, mais également de stress pour les équipes. Dans les faits, 10 % du personnel impliqué sur de tels développements est dédié au contrôle qualité. Dans l’esprit de maintenir les moyens au meilleur niveau, le GIS propose annuellement un plan concerté de jouvence et d’évolution des plateformes en fonction des nouveaux besoins des laboratoires.

Autre mission : définir et veiller à l’application d’un modèle de coût cohérent des prestations effectuées à l’ensemble des partenaires, afin de permettre la facturation et la valorisation des projets auprès des agences spatiales en France et à l’étranger.

Qu’est-ce que l’inscription du GIS sur la feuille de route IR du Ministère va changer ?

Paradise était candidat au statut d’infrastructure de recherche (IR) dès le début, mais pour y accéder, il fallait d’abord prouver la solidité de la gouvernance de la structure, ce qui a été rendu possible par la constitution du GIS. Grâce au statut d’IR, Paradise bénéficie d’une reconnaissance du Ministère de la recherche (MESRI) lui permettant d’augmenter sa visibilité, tout en restant une structure au plus proche de l’opérationnel. Être IR va également l’autoriser à candidater à des financements spécifiques à ces infrastructures pour son fonctionnement et son développement. Enfin, l’inscription sur la feuille de route IR est une garantie pour le long terme. Une évaluation annuelle est exigée pour rester sur cette feuille de route, mais les plateformes de Paradise ont fait leurs preuves depuis longtemps, dotant d’emblée cette infrastructure de la robustesse attendue.

Propos recueillis par Marie Perez

Voir en ligne : L’article sur le site de l’INSU

La planète, appelée Kepler-16b, n’avait jusqu’à présent été observée qu’à l’aide du télescope spatial Kepler. Elle est en orbite autour de deux étoiles. Les deux étoiles sont également en orbite l’une autour de l’autre, ce que l’on appelle un système stellaire binaire. Kepler-16b est située à quelque 245 années-lumière de la Terre et, comme la planète Tatooine de Luke Skywalker, dans l’univers de la Guerre des étoiles, elle présenterait deux couchers de soleil si l’on pouvait se tenir à sa surface.

C’est avec le fameux télescope de 193 cm de l’OHP équipé de son spectrographe SOPHIE que cette nouvelle observation a été effectué. L’équipe a pu détecter la planète en utilisant la méthode des vitesses radiales, dans laquelle les astronomes observent les effets d’une planète sur le mouvement de l’étoile autour de laquelle elle est en orbite.

La détection de Kepler-16b grâce à la méthode des vitesses radiales met en évidence qu’il st aussi possible de détecter des planètes circumbinaires à l’aide de méthodes traditionnelles d’observation au sol moins coûteuses que l’utilisation de télescopes spatiaux. Notons aussi que cette méthode permet de détecter plus facilement la présence d’autres planètes dans un système, et qu’elle permet de mesurer la propriété la plus fondamentale d’une planète ; à savoir sa masse.

Après avoir démontré l’efficacité de cette stratégie à de Kepler-16b, l’équipe poursuit la recherche de planètes circumbinaires encore inconnues jusqu’à présent. L’objectif est de contribuer à répondre aux questions sur la formation des planètes. Habituellement, on pense que la formation des planètes a lieu dans un disque protoplanétaire – un disque de poussière et de gaz qui entoure une jeune étoile. Cependant, ce processus pourrait ne pas être possible dans un système circumbinaire.

En se basant sur ce modèle standard, il est difficile de comprendre comment des planètes circumbinaires peuvent exister. La présence de deux étoiles interfère en effet avec le disque protoplanétaire, ce qui empêche la poussière de s’agglomérer en planètes, un processus appelé accrétion.

Le Professeur Amaury Triaud, de l’Université de Birmingham, premier auteur de l’article précise : « on peut aussi supposer que la planète s’est formée loin des deux étoiles, là où leur influence est plus faible, puis qu’elle s’est déplacée vers l’intérieur dans un processus appelé migration induite par le disque. Nous pourrions également arriver à la conclusion que nous devons revoir notre compréhension du processus d’accrétion planétaire. »

Neda Heidari, étudiante en thèse au LAM, qui a analysé les mesures de vitesses radiales explique « Les planètes circumbinaires fournissent l’un des indices les plus clairs que la migration engendrée par les disques est un processus crédible, et qu’il se produit régulièrement. »

Le Dr Isabelle Boisse du LAM, scientifique responsable de l’instrument SOPHIE qui a été utilisé pour collecter les données de cette étude explique : « Cette découverte met clairement en évidence que les télescopes au sol restent tout à fait pertinents pour mener des recherches sur les exoplanètes et qu’ils peuvent permettre de développer de nouvelles stratégies d’observation tout à fait passionnantes. Dans la continuité de cette étude nous allons maintenant analyser les données prises sur de nombreux autres systèmes d’étoiles binaires, et rechercher de nouvelles planètes circumbinaires. »

Le Dr Alexandre Santerne, lui aussi du LAM et responsable de l’obtention des données, explique : « Kepler-16b a été découvert pour la première fois il y a 10 ans par le satellite Kepler de la NASA en utilisant la méthode des transits. Ce système a été la découverte la plus inattendue faite par Kepler. Nous avons choisi d’utiliser le télescope de 193 cm de l’OHP afin de démontrer que la méthode des vitesses radiales pouvait également permettre d’étudier des systèmes tels que Kepler-16. »

Voir en ligne : L’article scientifique