Projets instrumentaux

 Projets spatiaux en exploitation

• COROT (CNES – 2006) : permet de sonder, par une technique appelée sismologie stellaire, les phénomènes physiques se produisant à l’intérieur des étoiles, ainsi que de détecter de nombreuses planètes extrasolaires, par l’observation des micro-éclipses périodiques que ces planètes provoquent en passant devant leur étoile mère.

• OMEGA sur Mars Express (ESA – 2003) Spectromètre infrarouge embarqué sur la sonde Mars Express pour l’étude de la composition minéralogique de surface et certains aspects de l’atmosphère martienne.

• La mission Cassini (ESA/NASA 1997) a pour objectif principal l’exploration de Saturne et de plusieurs de ses satellites :
  • RPWS (Radio and Plasma Wave Science) permet la mesure de la polarisation complète et de la direction d’arrivée des ondes radio incidentes (technique dite de "goniopolarimétrie") dans la gamme 3,5 kHz - 16,1 MHz, sur la sonde stabilisé 3 axes.
  • CIRS (Composite InfraRed Spectrometer) est un spectromètre infrarouge à Transformée de Fourier, composé de deux interféromètres dans l’infrarouge de 7 à 1000 μm.
  • VIMS est un imageur spectral visible et infrarouge (0,35-5,2 µm)

• STAFF-SA sur Cluster (ESA - 2000) est un analyseur de spectres basse fréquence (8Hz à 4KHz) destiné à étudier les interactions entre le vent solaire et la magnétosphère terrestre.

• VIRTIS (Spectromètre visible et infrarouge à haute et basse résolution spectrale)
  • Embarqué sur la sonde ROSETTA (ESA - 2004), il fait de l’imagerie par spectroscopie de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko (rendez-vous 2014) ;
  • Embarqué sur la sonde Venus Express (ESA – 2005), il analyse l’atmosphère de Vénus.

• WAVES sur STEREO (NASA - 2006) Spectromètre radio 3D à bord des deux sondes jumelles de la mission Stereo permettront en obtenant des images du Soleil en trois dimensions de mieux comprendre les éruptions solaires et de prévoir leur impact sur l’atmosphère terrestre.

• WAVES sur WIND (NASA - 1994) comporte cinq récepteurs, dont trois dans la gamme 4 KHz – 14 MHz sous la responsabilité du laboratoire. Instrument embarqué à bord de la sonde WIND dans la Plasmasphère de la Terre.

 Projets sol en exploitation

• FLUOR sur CHARA (Fiber Linked Unit for Optical Recombination) permet une recombinaison fibrée dans l’infrarouge de deux faisceaux d’un interféromètre stellaire ; il est installé sur le site du Mt Wilson, sur l’interféromètre CHARA.

• NAOS (Nasmyth Adaptive Optics System) est le 1er système d’optique adaptative à avoir été installé au Very Large Telescope (VLT) de l’ESO (Paranal - Chili).

• PUEO/GRIF est un instrument permettant de combiner à la fois les images à haute résolution angulaire que permet l’optique adaptative et la résolution spectrale qui est indispensable pour obtenir des diagnostics physiques tels que vitesse, température, densité, excitation du milieu interstellaire, ages des étoiles, etc.

• Spectropolarimètre du Pic du Midi : L’Observatoire de Paris a mis en place au début des années 1980 un spectrographe de 8 m de distance focale sur la lunette « tourelle » de 50 cm du Pic du Midi. En 2004, un polarimètre a été couplé à ce dispositif pour le transformer en spectro polarimètre.

• THEMIS : Télescope héliographe pour l’étude du magnétisme et des instabilités du Soleil installé aux Canaries.

• Tip Tilt : La perturbation des images la plus importante introduite par l’atmosphère est le basculement du front d’onde (mouvement rapide du centre de gravité de l’image au foyer du télescope). Un miroir plan installé dans une monture deux axes dite Tip-Tilt, corrige cette perturbation.

• OEIL aux Quinze-Vingts L’instrument ŒIL installé au CIC des Quinze-Vingts, a atteint un niveau de robustesse permettant le passage systématique de sujets et de patients. L’examen de fond d’œil par OA fait partie intégrante d’un protocole clinique.

 Projets spatiaux en phase de développement

• MicrOmega sur ExoMars : Microscope devant être embarqué sur la mission d’exploration martienne ExoMars (ESA). Il réalisera des images spectrales d’échantillons du sous-sol martien pour en caractériser la structure et la composition à l’échelle microscopique.

• MIRI sur JWST : réalisation du Coronographie sur le télescope spatial JWST (NASA), pour la détection d’exoplanètes, l’étude des disques circumstellaires et des noyaux actifs de galaxie.

• Sur la mission BepiColombo (exploration de la planète Mercure) :
  • SORBET (Spectroscopie des Ondes Radio et du Bruit Electrostatique Thermique) est un récepteur radio HF (2.5kHz-10MHz). Il sera embarqué sur le satellite MMO (Mercury Magnetospheric Orbiter) de l’agence spatiale Japonaise (JAXA).
  • ViHi est un spectro-imageur visible et infrarouge de l’ensemble instrumental SIMBIO-SYS pour la cartographie minéralogique complète de la planète Mercure. Il sera embarqué sur la sonde MPO (Mercury Planetary Orbiter) de l’ESA.

• Solar Orbiter : Cette mission d’observation du Soleil réaliserait des observations à haute résolution des régions polaires du Soleil, difficiles à observer depuis le plan de l’écliptique. Pendant son exploitation, Solar Orbiter sera en orbite autour du Soleil, à une distance de 45 rayons solaires (0.22 AU)

• FIELDS sur Solar Probe Plus : Première mission spatiale à pénétrer l’atmosphère d’une étoile, la sonde Solar Probe Plus, dont le lancement est prévu en 2018, explorera le Soleil à seulement 6,5 millions de kilomètres soit moins de 10 rayons solaires. Les antennes électriques, reliées au récepteur radio fourni par le LESIA, serviront de détecteurs géants d’électrons et de poussières.

 Projet sol en phase de développement

• SPHERE au Very Large Telescope (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) a pour objectif l’étude et la caractérisation de planètes géantes relativement jeunes et massives dans le visible et le proche infrarouge. Première lumière avec le VLT en 2011.

• GRAVITY : Instrument de haute précision astrométrique dédié à l’étude de l’environnement proche du trou noir situé au centre de notre galaxie. Première lumière avec le VLTI (Very Large Telescope Interferometer) en 2013.

• OHANA (Optical Hawaiian Array for Nanoradian Astronomy) est un projet de recombinaison des 7 grands télescopes du sommet du Mauna Kea (volcan éteint de la grande île d’Hawaii) pour réaliser l’interféromètre optique le plus grand et le plus sensible actuellement concevable.

 Les grands projets du futur

Propositions Cosmic Vision (programme scientifique 2015-2025) présélectionnées par l’ESA en 2008

Missions "Medium"

• MarcoPolo-R (PI LESIA) : Cette mission vers un objet géocroiseur, aurait pour buts la caractérisation à plusieurs niveaux d’un astéroïde proche avec prélèvement et retour d’échantillons. La mission permettrait l’étude des origines et de l’évolution du Système Solaire, du rôle qu’ont pu jouer et que jouent les petits corps, des origines et l’évolution de la Terre elle-même et de la vie.

• ECHO

• PLATO : Ce détecteur de nouvelle génération de planètes extrasolaires serait une mission de photométrie capable de détecter et de caractériser des exoplanètes par la méthode des transits ou par celle de la mesure les oscillations séismiques de leurs étoiles mères. Il pourra observer des planètes rocheuses autour d’étoiles plus lumineuses et plus spécifiques que ses prédécesseurs.

Missions "Large"

• JUICE/Laplace (JUpiter ICy moon Explorer) : Le système jovien, Jupiter et ses lunes, est un petit système planétaire à lui tout seul. Unique parmi les lunes, Europe est censée abriter un océan entre sa croûte glacée active et son manteau de silicate. La mission proposée répondrait à des questions sur l’habitabilité d’Europe et sur le fonctionnement du système jovien lui-même.

Propositions E-ELT (European Extremely Large Telescope) de l’ESO

• EAGLE est un projet de spectromètre multi-objets associé à de nouveaux concepts d’optique adaptative travaillant entre 0.8 et 2.5 µm.

• EPICS (Exo-Planet Imaging Camera and Spectrograph) est un projet d’instrument pour le futur télescope géant Européen (E-ELT) qui porte sur la caractérisation de planètes géantes matures dans le visible et le proche IR.

Autres propositions

• ALADDIN sera un démonstrateur sol du projet spatial DARWIN.

• KuaFu : Mission de l’agence spatiale chinoise, composée de trois sondes pour étudier la météorologie de l’espace.

• DARWIN est une mission scientifique développée pour découvrir des planètes comparables à la Terre et analyser leurs atmosphères afin d’y déceler éventuellement la signature chimique de la vie. Cette mission est en cours d’étude.

• SIAMOIS est un projet destiné à poursuivre le programme astérosismique de CoRoT, vers les étoiles brillantes et froides, par des mesures de vitesse radiale. SIAMOIS met à profit pour cet objectif les 3 mois de nuit complète au Dôme C en Antarctique, avec un cycle utile meilleur que 90% comparable aux performances depuis l’espace.

 Projets historiques

Projets spatiaux et sol qui ont été développés au LESIA, mais qui ne sont plus exploités.

• URAP sur Ulysse (ESA - 1990) : URAP (Unified Radio And Plasma wave experiment), partiellement réalisé au LESIA, a permis la mesure de la polarisation complète et de la direction d’arrivée des ondes incidentes (technique dite de "goniopolarimétrie") dans la gamme 1 - 940 kHz, sur un satellite tournant.

• DISR sur Huygens était l’instrument optique de la sonde Huygens qui s’est posé sur Titan le 14 janvier 2005. Combinant des caméras, des spectromètres et des photomètres, il a permis de caractériser in situ l’atmosphère et la surface de Titan.

• NIMS sur Galileo était le premier spectro-imageur (0,7-5,2 µm) embarqué sur une sonde spatiale, avec pour objectifs l’étude de l’atmosphère jovienne et des satellites de glace. La mission Galileo (1990-2003) avait pour objectif l’étude détaillée de Jupiter et de son environnement (satellites, anneaux, magnétosphère).

• RPI sur IMAGE

• MicrOmega sur Phobos-Grunt : Microscope infrarouge embarqué sur la mission russe Phobos-Grunt. Il devait enregistrer des images spectrales d’échantillons du sol de Phobos pour en caractériser la structure et la composition à l’échelle microscopique. Malheureusement la sonde est retombée dans l’Océan Pacifique après l’échec de son insertion en orbite interplanétaire vers Mars.

• VINCI (Vlt INterferometer Commissioning Instrument) est un instrument de "première lumière" du VLTI. Il a permis de tester et de valider l’ensemble de l’infrastructure et a assuré la recombinaison des télescopes qui seront implantés sur le site du Cerro Paranal au Chili. Cette recombinaison des faisceaux optiques, provenant des différents télescopes, se fait par l’intermédiaire de fibres optiques en verre fluoré.

• ISOCAM : Lancée à bord du satellite européen ISO (Infrared Space Observatory) le 17 novembre 1995, la caméra ISOCAM couvrait le rayonnement infrarouge entre 2,5 et 17 microns. ISOCAM a été conçue par la direction scientifique du Service d’Astrophysique du CEA/Saclay. Notre laboratoire a fourni la voie courte longueur d’onde.

• DENIS est la première réalisation de cartographie numérique du ciel astronomique à grande échelle. L’objectif était de réaliser un relevé complet des sources astronomiques dans 3 bandes photométriques (I = 0.85, J = 1.25 et Kshort = 2.15 microns) avec une résolution spatiale meilleure qu’une seconde d’arc et des magnitudes limites I = 18,5, J = 16,5 et K = 14. C’est un projet européen qui a démarré en 1996 pour finir fin 2000 au télescope de 1 m de l’ESO au Chili.