Observatoire de Paris Institut national de recherche scientifique français Univerité Pierre et Marie Curie Université Paris Diderot - Paris 7

L’instrument DISR

jeudi 7 janvier 2010, par Gérard Epstein

Partenaires et objectifs scientifiques

DISR (Descent Imager / Spectral Radiometer) fait partie des instruments de la charge utile de la sonde atmosph√©rique Huygens de l’Agence Spatiale Europ√©enne pour la mission Cassini/Huygens.

Cette exp√©rience a √©t√© r√©alis√©e sous la responsabilit√© des organismes suivants :

  • Lunar & Planetary Laboratory - University of Arizona (USA) :
    Laboratoire ma√ģtre d’oeuvre et Principal Investigateur
    Coordination du développement, calibration et opérations
  • Martin-Marietta Corporation (USA) :
    "Prime contractor" : industriel responsable du syst√®me
    Réalisation et intégration des sous ensembles fournis par les partenaires européens
  • Max-Plank Institute f√ľr Aeronomie - Katlenburg-Lindau (Allemagne) :
    D√©tecteur CCD et √©lectronique associ√©e ;
  • Braunschweig Technical University (Allemagne) :
    Electronique de compression de données
  • Observatoire de Paris (LESIA, anciennement DESPA) :
    Détecteurs infrarouges et électronique associée
    Obturateur mécanique

Le spectro-imageur DISR de la sonde Huygens r√©pond √† quatre des cinq priorit√©s fix√©es par l’ESA pour cette mission. Il permet d’atteindre les objectifs scientifiques suivants :

  • Mesure du profil d’absorption solaire entre 0,5 et 1,7 microns √† partir de 150 km d’altitude, et jusqu’au sol, afin de d√©terminer le bilan thermique et les sources de la dynamique de l’atmosph√®re ;
  • Mesures de la distribution verticale, la taille, la forme et les propri√©t√©s optiques des a√©rosols atmosph√©riques, de fa√ßon √† √©tudier leur formation, composition et circulation ;
  • Imagerie et mesures de la r√©flectance spectrale de la surface de Titan, pour en d√©duire sa topographie, sa composition et son √©tat physique ;
  • D√©termination de la morphologie des nuages et recherche de strates condens√©es de compos√©s complexes dans la stratosph√®re pour contraindre les mod√®les photochimiques ;
  • Mesure de la composition de l’atmosph√®re de Titan, particuli√®rement le profil vertical du rapport de m√©lange du m√©thane, gaz pr√©curseur de la photochimie de Titan.

Descriptif de l’instrument DISR

Emplacement de la t√™te optique et du bo√ģtier √©lectronique de DISR sur la (...)
Emplacement de la t√™te optique et du bo√ģtier √©lectronique de DISR sur la plateforme de Huygens

L’instrument DISR comporte six exp√©riences compl√©mentaires :

Les fonctions de gestion globale de DISR sont d√©volues √† un processeur de bord contr√īlant les diff√©rents sous-syst√®mes de l’instrument et assurant le dialogue avec la sonde. De m√™me, un convertisseur d’alimentation effectue la distribution des tensions n√©cessaires aux cartes √©lectroniques.

L’instrument int√©gr√© dans la sonde est constitu√© de deux sous-ensembles interconnect√©s, d√©crits dans les deux paragraphes suivants.

1 - Tête optique

La tête optique de DISR vue de dessus et de dessous
La tête optique de DISR vue de dessus et de dessous

Il comprend la partie opto-m√©canique, l’obturateur, les d√©tecteurs, ainsi que le syst√®me de refroidissement de ceux-ci. Le concept optique, utilisant largement les fibres optiques pour la liaison entre les lentilles collectrices, les fentes et r√©seaux dispersifs des spectrom√®tres, et les plans focaux, permet une compacit√© importante.

Les exp√©riences dans le domaine visible (imagerie, photom√©trie et spectroscopie) utilisent un plan focal unique, constitu√© d’un d√©tecteur CCD de 512 x 512 pixels.

Le spectrom√®tre infrarouge utilise un plan focal comportant des barrettes de photodiodes InGaAs associ√©es √† des dispositifs √† transfert de charge (CCD lin√©aires sp√©cifiquement d√©velopp√©s pour cet usage par Thomson). Un obturateur permet de moduler les faisceaux destin√©s aux deux voies du spectrom√®tre infrarouge. Il est constitu√© d’un actionneur qui d√©place une palette obturant le flux au niveau de la fente du spectrom√®tre. Cet actionneur est de type √† r√©luctance variable. Le LESIA (anciennement DESPA) a fourni le plan focal et l’obturateur du spectrom√®tre infrarouge.

Une bride thermique relie le radiateur aux deux plans focaux. Couplée à une résistance de chauffage, elle permet de réduire le refroidissement quand la température de fonctionnement des détecteurs est atteinte.

2 - Bo√ģtier √©lectronique

Le bo√ģtier √©lectronique de DISR
Le bo√ģtier √©lectronique de DISR

Le bo√ģtier √©lectronique comprend un empilement de cinq cartes de m√™me g√©om√©trie, chacune comportant un ou deux connecteurs de liaison √† une carte auxiliaire.

Les parties interface avec la sonde, processeur de gestion et convertisseurs d’alimentation ont √©t√© d√©velopp√©es par Martin Marietta Corporation (devenu depuis Lockeed Martin).

Les laboratoires allemands ont fourni l’√©lectronique associ√©e au CCD visible ainsi qu’√† la compression de donn√©es permettant de r√©duire d’un rapport 3 le nombre de bits n√©cessaires √† la transmission des images.

Le LESIA (anciennement DESPA) a pris en charge le d√©veloppement et la r√©alisation de l’√©lectronique associ√©e au plan focal infrarouge et √† l’obturateur.