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

RPWS/HFR sur Cassini

lundi 19 mai 2014, par B. Cecconi

L’expĂ©rience RPWS

L’expĂ©rience RPWS (Radio and Plasma Wave Science) est composĂ©e d’une sĂ©rie d’antennes et de senseurs qui peuvent ĂŞtre reliĂ©s Ă  diffĂ©rents rĂ©cepteurs. On dĂ©nombre ainsi 3 antennes Ă©lectriques de 10m (dont 2 peuvent ĂŞtre couplĂ©es en un dipĂ´le), un dĂ©tecteur de champ magnĂ©tique triaxial et une sonde de Langmuir. Ils sont tous associĂ©s Ă  des prĂ©amplificateurs spĂ©cifiques permettant d’ajuster les niveaux de sorties des senseurs aux niveaux d’entrĂ©es des rĂ©cepteurs. Les mesures sont enregistrĂ©es Ă  l’aide de 5 rĂ©cepteurs :

  • HFR Un rĂ©cepteur haute frĂ©quence couvrant la gamme 3.5kHz-16.125MHz connectĂ© aux antennes Ă©lectriques.
  • WBR Un rĂ©cepteur de forme d’onde (10 kHz ou 80kHz de bande passante) permettant l’acquisition Ă  de la forme d’onde en utilisant les senseurs Ă©lectriques ou magnĂ©tiques.
  • MFR Un rĂ©cepteur moyenne frĂ©quence couvrant la gamme 25Hz-12.6kHz associĂ© Ă  1 senseur parmi 4 (2 magnĂ©tiques et 2 Ă©lectriques).
  • WFR Un rĂ©cepteur basse frĂ©quence de forme d’onde couvrant la gamme 0.1Hz-2.5kHz mesurant simultanĂ©ment trois axes magnĂ©tiques et deux axes Ă©lectriques.
  • LP Le rĂ©cepteur associĂ© Ă  la sonde de Langmuir.

Les mesures issues de ces 5 récepteurs sont transmises au DPU (Digital Processing Unit). Le DPU se charge de la partie numérique du traitement des données, sauf pour HFR qui intègre son propre DSP (processeur de traitement du signal). Le DPU prend aussi en charge l’interface avec les modules de télémesure de la sonde.

L’instrument RPWS/HFR

Le rĂ©cepteur RPWS/HFR (appelĂ© aussi Kronos dans la nomenclature du CNES) est un rĂ©cepteur radio permettant l’acquisition de donnĂ©es spectrotemporelles dans la gamme 3.5kHz-16.125MHz. Les paramètres dĂ©taillĂ©s du rĂ©cepteur sont dĂ©crits sur cette page, tandis que la mĂ©thodologie d’analyse (Ă©talonnage, traitements) est dĂ©crite ici. Ce rĂ©cepteur a Ă©tĂ© conçu puis construit au pĂ´le plasma du LESIA. Il a hĂ©ritĂ© des techniques dĂ©jĂ  dĂ©veloppĂ©es dans ce laboratoire pour les rĂ©cepteurs radio URAP (embarquĂ© sur la sonde Ulysses) et Waves (embarquĂ© sur la sonde WIND).

Une des particularitĂ©s du rĂ©cepteur HFR-Kronos rĂ©side dans sa capacitĂ© Ă  effectuer des mesures goniopolarimĂ©triques. Cela permet aux chercheurs de pouvoir retrouver, Ă  chaque instant, la direction d’arrivĂ©e de l’onde (et donc la direction dans laquelle se trouve la source radio), le flux de l’onde et son Ă©tat de polarisation (qui donne des informations sur les processus d’Ă©missions et de propagation). Le fait que ce type d’analyse soit possible sur des mesures instantannĂ©es (la prĂ©cision temporelle est de l’ordre de quelques dizaines de millisecondes) est nouveau pour le domaine radio : le rĂ©cepteur URAP de la sonde Ulysses permettait de faire de telles mesures, mais seulement en utilisant au moins 12 secondes de donnĂ©es successives (il fallait donc que l’Ă©mission observĂ©e reste stable pendant cette pĂ©riode).

Les donnĂ©es produites par ce rĂ©cepteur radio sont extrĂŞmement fructueuses. De nombreuses Ă©tudes ont Ă©tĂ© publiĂ©es par (ou en collaboration avec) l’Ă©quipe RPWS/HFR du LESIA sur la magnĂ©tosphère de Saturne mais aussi sur les Ă©clairs d’orages de Saturne, sur l’interaction magnĂ©tique entre Saturne et ses satellites naturels (comme Titan et Encelade), mais aussi sur les magnĂ©tosphères de Jupiter, de la Terre, ainsi que sur les Ă©missions radio solaires.

Contribution du LESIA et de ses partenaires

Pr. Donald A. Gurnett (University of Iowa, Iowa, USA) est le principal investigateur (PI) du projet.

Les instituts suivants ont Ă©tĂ© impliquĂ©s dans le dĂ©veloppement de l’instrument RPWS et suivent le dĂ©roulement de la mission :

  • LESIA / Observatoire de Paris, France.
  • LPP-CNRS-Ecole Polytechnique, France.
Personnels scientifiques du LESIA impliqués dans RPWS/HFR (Mise à jour Juin 2014)
Personnels scientifiques du LESIA impliqués dans RPWS/HFR
NomResponsabilités
P. Zarka Co-Investigateur
A. Lecacheux Co-Investigateur
B. Cecconi Co-Investigateur
L. Lamy Co-Investigateur
A.-L. Gautier Scientifique Associée
P. Schippers Post-Doc
R. Prangé Scientifique Associée
M. Moncuquet Scientifique AssociĂ©
N. Meyer-Vernet Scientifique Associée

De nombreuses personnes ont Ă©galement participĂ© au dĂ©veloppement de l’instrument depuis les premiers plans vers la fin des annĂ©es 80. Le tableau ci-dessous dresse une liste des personnes qui ont activement participĂ© Ă  la mise au point de l’instrument.

Personnels techniques du LESIA impliqués dans RPWS/HFR (Mise à jour Juin 2014)
Personnels techniques du LESIA impliqués dans RPWS/HFR
NomResponsabilités
B. Manning (décédé) Concepteur et premier chef de projet
N. Monge (retraité) Chef de projet, tests, intégration et étalonnages
D. Carrière (retraité) carte analogique
P. FĂ©dou Logiciel de vol
L. Belmont Logiciel de vol
C. Guériau fabrication et approvisionnement
P.-L. Astier
M. Dekkali