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Université

Mis en ligne le 27/12/2006

L’ULg et le «savoir» wallon dans l’espace une fois de plus


Le satellite européen COROT va permettre de voir dans l’espace des phénomènes jamais observés jusqu’à présent : la sismologie stellaire et les exo-planètes de petites tailles. Son lancement, reporté à plusieurs reprises, ainsi que sa mise en orbite, ont eu lieu avec succès ce mecredi 27 décembre depuis la base de Baïkonour. L'Université de Liège est étroitement associée à la mission à travers le rôle du Centre Spatial de Liège (CSL), qui a mis au point le baffle optique du télescope, et celui de l'Institut d'Astrophysique, qui va participer à l'analyse des données.

On connaît les tremblements de terre, mais sait-on que les étoiles sont également traversées par des secousses sismiques ravageuses ? Et les exo-planètes ? Ces dernières années, les astronomes ont pu dévoiler l’existence de quelques grosses planètes situées en-dehors de notre système solaire. Mais existe-t-il dans l’univers d’autres exo-planètes de plus petites tailles avoisinant celle de la Terre ? Des centaines assurément, mais jusqu’à présent, les technologies disponibles n’ont jamais permis d’en voir une …
Dès lors, les scientifiques placent en COROT tous leurs espoirs : détecter des phénomènes ou des objets jamais observés jusqu’à maintenant ! En effet, tant la sismologie stellaire que la recherche d’exo-planètes requièrent la même technologie, la photométrie stellaire de très haute précision, et de très longues périodes d’observations d’une région identique du ciel (de l’ordre de 150 jours pour chaque champ de ciel), ce qui est impossible depuis la Terre en raison de sa rotation. C’est ce qui explique que les deux objectifs soient réunis au sein d'une même mission spatiale.
Observer les oscillations des étoiles, seuls signaux à provenir de l’intérieur même des astres, c’est la perspective de mieux comprendre comment notre Univers a évolué, quel est son âge et son futur. Grâce au photomètre, seul instrument capable de détecter les « transits » (c-à-d. l’affaiblissement de lumière en provenance d’une étoile parente lorsqu’une « petite planète » passe devant le disque stellaire), les scientifiques espèrent mettre au jour l’existence d’une centaine de systèmes planétaires et quelques dizaines de planètes telluriques de plus petites tailles.
Les défis technologiques relevés par le satellite COROT sont nombreux car les signaux à mesurer seront particulièrement faibles (des variations de l’ordre de un millionième en sismologie). Il faut s’assurer de la stabilité du pointage, ce qui revient en l’occurrence à viser en permanence un ballon de football situé à 10 km. La stabilité thermique constitue un autre obstacle à contourner : malgré un environnement externe très changeant, la température des détecteurs ne peut varier de plus de 5 centièmes de degré par heure. Par ailleurs, il s’agit de prémunir ces détecteurs de la lumière réfléchie par la Terre au moyen d’un baffle optique qui aura un coefficient de réjection jamais atteint.
La mission COROT est financée par le Centre national d'études spatiales (CNES, France) avec une importante participation de l'ESA. De nombreux pays européens sont impliqués (France, espagne, Allemagne, Autriche, Grande-Bretagne) dont la Belgique, qui a participé activement à la réalisation technique du satellite par le biais du Centre Spatial de Liège de l'ULg et de la SONACA. Le CSL a été chargé de la mise au point du baffle optique et de l'obturateur du télescope, sur la base d'un financement Belspo (programme Prodex), tandis que les astrophysiciens de l'Université de Liège, sous la conduite du Pr Arlette Noels, jouent un rôle important également : ils ont préparé la mission en construisant des modèles numériques reproduisant les fréquences d'oscillations des étoiles, modèles qui seront confrontés aux données envoyées par COROT afin de permettre l'étude approfondie de la sismologie stellaire.

Pour les mordus : en savoir un peu plus sur Corot

En 2001, l’équipe française du projet CoRoT a proposé aux scientifiques belges de participer à la mission COROT. Cette participation consiste d'une part à contribuer au développement du satellite COROT, et d'autre part à participer à l'exploitation des résultats lorsque la mission sera opérationnelle.
Le satellite COROT consiste principalement en un télescope qui sera destiné à l'observation continue d'étoiles en vue d'y détecter le transit de planètes et pour réaliser des études d'astrosismologie, discipline analogue à la sismologie terrestre appliquée aux étoiles qui vise à identifier leurs modes de vibrations pour sonder leur intérieur. L'instrumentation à bord de COROT a ainsi pour but la détection des fluctuations du flux lumineux émis par les étoiles.
L'apport belge au développement du télescope contient deux volets:
- le baffle principal du télescope avec un mécanisme d'obturateur, qui a été développé sous la responsabilité du Centre Spatial de Liège (Université de Liège);
- la structure de la case à équipements de l’instrument, qui a été attribuée à SONACA.

L'exploitation des résultats sera assurée à l'Université de Liège par l'équipe du Prof. Arlette Noels.

Contribution du Centre Spatial de Liège (Université de Liège)


A l'avant du télescope, se trouve un tube cylindrique (1 mètre de diamètre, 1,7 mètre de long), appelé baffle, contenant des anneaux internes jouant le rôle de chicanes optiques. La fonction de cet élément est d’atténuer la lumière parasite dans l’instrument jusqu’à un niveau tel que les observations scientifiques n'en soient pas perturbées.

La lumière indésirable vient principalement du limbe de la Terre autour de laquelle le satellite sera en orbite. L’obturateur est une porte d'un mètre de diamètre qui a pour but de protéger l’intérieur du baffle et du télescope de la contamination, celle-ci pouvant augmenter considérablement le niveau de lumière parasite. La contamination est provoquée par les poussières qui pourraient entrer dans la cavité du télescope. Ce couvercle protègera aussi les détecteurs de la vue directe du Soleil pendant les phases de mise à poste consécutives au lancement.
Le développement de cet ensemble (baffle et obturateur) par le CSL est financé par BELSPO, en utilisant le programme Prodex de l’Agence Spatiale Européenne (ESA). Le CSL a ainsi réalisé les études préliminaires et a établi des cahiers des charges pour la conception détaillée et la réalisation des pièces dans l’industrie belge. CSL a ensuite assuré la responsabilité du suivi de l'industriel. Après réception du matériel, le CSL a effectué tous les essais de qualification spatiale dans ses installations propres.

Sur base de son expérience acquise dans d'autres projets (p. ex. STEREO, lancé en octobre dernier), CSL a mis au point un modèle numérique optique du télescope complet COROT pour évaluer le niveau de lumière parasite atteignant les détecteurs. En se basant sur cette analyse, quelques modifications ont été apportées sur le design initialement proposé. Ce même modèle a été utilisé tout au long du développement du baffle pour évaluer l’impact des différents éléments requis pour sa conception mécanique. Ces études confirment le savoir faire du CSL dans les analyses de lumière parasite des systèmes optiques.
Un prototype de l’obturateur et de son mécanisme a été conçu au CSL, fabriqué et testé pour évaluer les différents paramètres spécifiques à un couvercle de cette taille (1 mètre de diamètre). C'est sur base de ces résultats que la réalisation industrielle a été entamée.
Le contrat de réalisation du baffle et de l’obturateur a été attribué à VERHAERT N.V. (Kruibeke) fin 2002. Après réception du premier prototype, un programme de qualification spatiale a été mené dans les facilités d'essais du CSL. Ces tests ont permis de confirmer et d'améliorer le design du modèle final.
Par la suite, la campagne de qualification du modèle de vol s’est déroulée avec succès au CSL malgré un planning très serré (4 semaines) au cours de l'été 2005
Le modèle de vol du baffle avec son obturateur a été livré au CNES début août 2005. Le baffle a été monté sur le télescope dans les installations d'intégration à Toulouse (CNES et INTESPACE) et la finalisation du satellite s'est achevée pendant l'automne 2006 avec les préparatifs au lancement.

Participation de SONACA

La case à équipements de COROT (100x100x60 cm) a été conçue par SONACA à partir d'une structure en treillis et panneaux sandwich métalliques. Cette structure se monte sur le module de services PROTEUS du satellite COROT et supporte l'ensemble du télescope. SONACA a ainsi mis au point une maquette géométrique, un prototype et un modèle de vol. Les essais de vibrations ont été effectués par le CSL.
SONACA a également participé à l’intégration du câblage électrique, des matelas d’isolation thermique et autres éléments thermiques. En outre, SONACA a réalisé le cylindre principal du baffle du télescope COROT pour le compte de VERHAERT, en utilisant des techniques d'usinage chimique.

COROT sur Internet http://smsc.cnes.fr/COROT/Fr

Photos: Université de Liège





Ga. L avec le Service de Presse de l'ULg.