CoRoT

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 Le satellite CoRoT : Présentation du projet

Le télescope spatial COROT est une mission d’astronomie conduite sous maîtrise d’œuvre du CNES, en partenariat avec plusieurs laboratoires français (CNRS, MEN) dont le LESIA, et plusieurs pays coopérants (Allemagne, Autriche, Belgique, Brésil, Espagne, ESTEC, ESA).

CoRoT est une mission dévolue à la recherche d’exo-planètes par la méthode des transits d’une part et d’autre part à l’amélioration de notre connaissance de la structure interne des étoiles par l’étude des oscillations stellaires. Ces deux programmes sont réunis dans une même mission, car ils requiérent la même technique d’observation.

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

La maîtrise d’œuvre en est assurée par le CNES depuis le début aussi bien pour le développement que pour l’exploitation du satellite.

Cette mission a eu plusieurs précurseurs pour la sismologie, projets en compétition à l’Agence Spatiale Européenne ou le projet Evris, projet CNES dans le cadre d’une collaboration Franco-Soviétique. Aucun n’aboutira. C’est en 1993 que la première proposition du projet CoRoT a été présentée au CNES comme un projet de seconde génération devant suivre Evris. Il sera définitivement sélectionné en 2000. Son lancement par une fusée Soyuz-II-b s’est déroulé avec succès le 27 décembre 2006 depuis le cosmodrome de Baïkonour.

Le LESIA a depuis longtemps eu un rôle important ou moteur dans tous ces projets et c’est naturellement qu’il a été à l’origine de la première proposition de 1993. Depuis de nombreux autres laboratoires Français et Européens ont rejoint l’équipe initiale et ont participé au développement de l’instrument, et participe encore aujourd’hui au traitement des données et à leur exploitation scientifique.

La mission COROT est la première expérience spatiale atteignant des performances photométriques 100 à 1000 fois meilleures que celles obtenues du sol. Elle est aussi seule capable d’observer les mêmes étoiles pendant cinq mois sans interruption.

CoRoT quelques instants avant son lancement par la fusée Soyuz II-1b sur le pas de tir du cosmodrome de Baïkonour

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 La sismologie stellaire

Lorsqu’une étoile brille, sa luminosité varie au cours du temps ; ce sont ces variations que CoRoT mesure.
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Il s’agit d’analyser les modes de vibration des étoiles qui, sous l’action des forces de pression, de Coriolis et de leur propre gravité, oscillent selon différents modes spécifiques. La mesure de leur fréquence propre (entre 1 minute et 3 heures), de leur amplitude (quelques ppm dans l’espace de Fourier) et de leur durée de vie (quelques jours) permet de remonter à des paramètres de la physique tels que la taille et la composition du cœur, les limites entre zones radiative et convective ou le profil de rotation interne de l’étoile.

Ces vibrations, qui se manifestent à la surface de l’étoile par des variations de luminosité, sont les seuls signaux, avec les neutrinos, à provenir de l’intérieur même des étoiles. Collectées en provenance d’étoiles de masse, d’âge, de composition chimique différente, les courbes de lumière de l’instrument CoRoT apportent une quantité formidable d’informations entièrement nouvelles sur l’évolution stellaire.

Plus de deux cents étoiles de magnitude comprise entre 6 et 9, seront étudiées au cours de la mission.

 La recherche de petites planètes par la méthode des transits

Lorsqu’une planète passe devant son étoile, la luminosité
de celle-ci décroit temporairement.
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Elle consiste à détecter la présence d’une planète gravitant autour d’une étoile par la diminution de luminosité de l’étoile qu’elle provoque quand la planète passe entre l’étoile et l’observateur. Cette méthode photométrique, complémentaire de la méthode des vitesses radiales, permet d’accéder à la période et à la taille des planètes détectées. Nous ne savons pas pour le moment quelle est la fréquence de telles petites planètes. Cependant, avec des hypothèses raisonnables, la mission Corot espère découvrir, outre un grand nombre de planètes géantes de type Jupiter chaud, quelques dizaines de planètes telluriques (exoTerres). D’éventuels anneaux ou satellites pourraient également êtres détectés autour d’exoplanètes géantes. L’analyse chromatique des courbes de lumière Corot, grâce à un prisme placé devant les détecteurs de la voie exoplanète, permettra de consolider les phénomènes observés (transit, activité stellaire, étoile binaire à éclipse...).

Plus de 200 000 étoiles, de magnitude comprise entre 10,5 et 16 seront observées.

 La mission

COROT est placé sur une orbite circulaire polaire inertielle (inclinaison 90 degrés), d’altitude 896 km. Afin de ne pas être gêné par la lumière parasite terrestre (diffusée par le limbe éclairé), la zone de ciel visée est dans la direction équatoriale.

Le télescope CoRoT en cours de tests de compatibilité electromagnétique dans une chambre anéchoïque a INTESPACE (Toulouse)

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Deux fois par an, lorsque le soleil se rapproche du plan de l’orbite et risque donc d’éblouir l’instrument, le satellite effectue une manœuvre de basculement, divisant l’année en deux périodes d’observation de 6 mois, en été le satellite pointant vers le centre de la galaxie et en hiver vers l’anticentre. Les phases d’observation sont découpées en période de 5 mois et 1 mois dans chaque direction.

Le satellite est stabilisé 3 axes. Les étoiles doivent être fixes sur les détecteurs. La position des étoiles est stable à mieux que 0.15 arcsec (0.06 pixel). C’est la voie astérosismologie qui fournit à la plate-forme les données alimentant le système de contrôle d’attitude. La consigne de visée et la programmation de l’instrument sont élaborées par le Centre de Mission en collaboration avec les laboratoires, tandis que le Centre de Contrôle effectue la manœuvre de pointage.

Le choix de l’ascension des zones du ciel à étudier a été fait à l’issue d’une campagne préparatoire d’observations au sol : on visera sur la voûte céleste à des ascension droite de 6 h 50 en hiver et 18 h 50 en été. Le baffle de l’instrument permettant de se rapprocher légèrement de la direction du limbe terrestre, il est possible de dépointer le satellite à l’intérieur d’un cône de 10° de rayon. Lorsqu’on projette ce cône sur le ciel, on obtient deux domaines à l’intérieur desquels seront sélectionnés les champs d’étoiles observés.

Une légère mise en dérive du plan l’orbite, dans le cadre des opérations de maintien à poste (correction d’inclinaison), permet d’étendre la zone observée et de rapprocher les champs observés du centre des domaines d’observation, là où le niveau de lumière parasite est le plus faible. La performance instrumentale est ainsi optimisée.

Caractéristiques du Satellite CoRoT

• Masse : 630 kg au lancement
• Masse Charge Utile : 300 kg
• Longueur : 4100 mm
• Puissance électrique : 530 W
• Précision du pointage : 0.15 arcsec
• Télémetrie :1,5 Gbit/jour
• Capacité mémoire de masse en fin de vie : 2 Gbit

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