Satellite Planck - Définition

Planck est un satellite artificiel de l'Agence spatiale européenne qui doit être lancé en septembre 2008.

Le télescope embarqué sur le satellite est conçu pour étudier les infimes variations du fond diffus cosmologique qui est le " bruit de fond " cosmique, un rayonnement micro-onde fossile, ultime vestige du moment où la lumière s'est découplée de la matière pour pouvoir se propager librement jusqu'à nous, environ 380 000 ans après le Big Bang. De telles mesures aideront à mesurer l'âge exact de l'univers, à comprendre la physique de l'univers primordial, ainsi qu'à comprendre comment se sont formées les structures cosmiques que nous observons.

Histoire

Planck est le projet qui a été retenu par l'ESA pour effectuer le troisième mission de mesure du rayonnement cosmologique (les deux précédentes étant Cosmic Background Explorer et Wilkinson Microwave Anisotropy Probe lancées par la NASA en 1989 et 2001). À l'origine, le projet s'appelait COBRAS/SAMBA (pour Cosmic Background Radiation Anisotropy Satellite and Satellite for Measurement of Background Anisotropies). Après la sélection et l'approbation de la mission en 1996, l'Agence a donné à son satellite le nom du physicien allemand, Prix Nobel de Physique en 1918, Max Planck. La mission sera menée en collaboration avec la NASA.

Objectifs

• Étude du fond diffus cosmologique et de ses anisotropies.
• Test des modèles d'inflation cosmique de l'Univers primordial.
• Détermination de la constante de Hubble.

Caractéristiques

Ce satellite est constitué de deux expériences : Low Frequencies Instrument (LFI) et High Frequencies Instrument (HFI). En simplifiant, LFI est sous responsabilité italienne et finlandaise, HFI francaise.

HFI comporte à ce jour 54 bolomètres scientifiques, opérant dans les bandes : 100, 143, 217, 353, 545 et 857 GHz, avec une largeur de bande de l'ordre de 30%. Ces bolomètres fonctionnant de manière optimale lorsqu'ils sont refroidis, ici ils seront en opération vers 0.1 K (entre 90 et 130 mK). Les bolomètres étant par principe à très large bande, la sélection en fréquence et en largeur de bande se fait ici en placant des cornets/guides d'onde.

Ce satellite dispose de technologies avancées comme des détecteurs bolométriques, de nombreux systèmes de refroidissement (dont un étage à 0.1 Kelvin, ce qui n'a encore jamais été fait sur un satellite) et de l'électronique à faible bruit. Cela lui permettra donc de gagner en sensibilité : 600 fois celle de COBE.

Tests techniques

Comme pour toute expérience de ce genre, avant la mise en orbite de ce satellite, il est nécessaire de le tester dans des conditions précises. Classiquement, ceci passe par les tests des sous-ensembles, en général testés dans les laboratoires respectifs (souvent, les laboratoires contribuent en nature en fournissant un morceau de l'expérience, en retour les scientifiques du laboratoire auront un accès privilégié aux observations (données brutes)), des tests d'intégration de chacune des expériences (un satellite embarquant souvent plusieurs expériences) et des tests d'ensemble.

En ce qui concerne l'expérience HFI, les tests du modèle de qualification et du modèle de vol ont été menés à l'IAS en Nov. 2004 et Mars (calif) et Juin-juillet 2006 (calib.) resp. À chaque fois, pendant 3 à 4 semaines, l'expérience est mise sous vide, et refroidie dans une cuve à quelques Kelvins (autour de 2.7 K).

En ce qui concerne le satellite complet (incluant HFI et LFI, le miroir, ...), cette tâche a été confiée par l'Agence Spatiale Européenne à Alcatel Space (concepteur du satellite, en tant que plateforme, les expériences étant définies par les scientifiques et les techniciens des laboratoires) au Centre Spatial de Liège (CSL). Ce dernier a en conséquence développé avec l'aide de la société Amos une configuration de tests ainsi qu'une instrumentation spécifique dans ses installations de simulation spatiale. La première étape de tests concernant la qualification du satellite a commencé en juin 2005 et s'est achevée en septembre. La seconde étape consiste à tester le modèle du satellite ; celle-ci devrait s'achever au cours de l'année 2006. Ce programme est une première mondiale. En effet, c'est la première fois qu'un satellite entier (1800kg, 4.2m par 4.2m) est soumis à une telle différence de température (environ 100K sur la coque externe du satellite et quelques mK dans les bolomètres) . Cette phase de tests représente pour le CSL un budget de 17.5 millions d'euros et environ 125 000 heures de travail.

Lancement et orbite

Au lancement, Planck devrait partager une fusée Ariane 5 avec le Herschel Space Observatory qui est destiné à étudier les corps les plus froids de notre univers. Planck fonctionnera en mode survey tandis que Herschel observera en mode pointé. Après mise sur orbite, ces deux satellites seront finalement positionnés aux alentours du second point de Lagrange du système Terre/Soleil. Le temps de transfert vers ce point durera approximativement 4 mois. Le satellite devrait fonctionner pendant une durée minimum de 21 mois.