Début de la phase d'intégration des caméras du modèle de vol sur le banc optique PLATO à OHB System
Combien de planètes semblables à la Terre orbitent dans la zone habitable d'étoiles de type solaire ? Comment les planètes se forment-elles et évoluent-elles dans leur système planétaire ? Qu'en est-il de l'interaction avec leur étoile ? Ce sont là quelques-unes des questions auxquelles la mission PLATO de l'ESA est appelée à répondre, grâce aux mesures de exoPLAnet Transits and Oscillations of stars (vous connaissez maintenant l'origine de l'acronyme PLATO). Les mesures de "transit" fournissent des informations sur la taille des planètes, tandis que les "oscillations stellaires" nous donnent la masse et l'âge des étoiles, qui à leur tour sont fondamentales pour évaluer la masse et l'âge des planètes hébergées. La qualité exceptionnelle de toutes ces mesures est garantie par 26 caméras à très grand champ de vision qui constituent les yeux de la mission PLATO.
C'est la première fois qu'un satellite consacré à l'étude de l'Univers adopte une batterie de télescopes au lieu d'un seul. La raison de ce choix inhabituel est liée à l'objectif scientifique de PLATO, qui nécessite l'observation d'un grand nombre d'étoiles "brillantes" pendant des intervalles de temps longs et continus (de plusieurs mois à plusieurs années), avec une précision et une sensibilité qui ne peuvent être atteintes que depuis l'espace avec un télescope d'au moins 1 m de diamètre. Cependant, un télescope d'un mètre n'est pas en mesure de fournir le grand champ de vision nécessaire pour observer un grand nombre d'étoiles brillantes en une seule fois, comme l'exigent les spécifications scientifiques, et cette limite est intrinsèque aux systèmes optiques ; seuls les télescopes de petite taille peuvent fournir de grands champs de vision.
D'où l'idée derrière la conception de PLATO : combiner une batterie de télescopes pour obtenir en même temps la précision nécessaire et le grand champ de vision. Un seul télescope de PLATO observe un champ de vision équivalent à environ 5 200 fois la surface couverte par la pleine lune. Chaque télescope est un réfracteur composé de 6 lentilles, chacune d'une taille allant de 12 à 18 cm de diamètre, fabriquées à partir de 5 types de verres différents choisis pour obtenir les meilleures performances optiques, le risque minimum de vieillissement dans l'espace, et la résistance requise aux environnements mécaniques et acoustiques. Chaque caméra est constituée d'un télescope, complété par un baffle pour assurer la dissipation thermique et le confinement de la lumière diffusée, et d'un plan focal qui accueille les détecteurs CCD et l'électronique frontale. Une isolation multicouche et un certain nombre de résistances et de capteurs permettent de contrôler la température de la caméra.
Deux des caméras, appelées "rapides", sont optimisées pour observer des étoiles très brillantes et sont également utilisées pour le guidage fin du satellite. Les caméras rapides observent avec une cadence de 2,5 s. Les 24 autres caméras, appelées "normales", observent avec une cadence de 25 s et utilisent 4 CCD de 4510×4510 pixels chacune. Les caméras normales sont regroupées en ensembles de six et chaque ensemble pointe vers une direction du ciel à 9 degrés de la verticale du banc optique. De cette manière, les champs observés par chaque ensemble de caméras se chevauchent partiellement et le champ de vision total observé couvre une zone du ciel équivalente à 10 500 fois la taille de la pleine lune.
PLATO est la troisième mission de classe moyenne du programme Cosmic Vision 2015-2025 de l'Agence spatiale européenne. Le satellite PLATO sera lancé par une fusée Ariane 6 depuis le port spatial européen de Kourou à la fin de l'année 2026 vers le point de Lagrange L2, situé à 1,5 million de kilomètres de la Terre. Des scientifiques et des ingénieurs de 14 pays et des ingénieurs de l'ESA ont collaboré à la conception et à la production de la charge utile PLATO sous l'égide et la coordination de l'ESA. Sélectionnée par le Comité du programme scientifique de l'ESA en 2014 et adoptée par le programme de l'ESA en 2017, la mission est entrée dans la phase de mise en œuvre à plein régime après l'étape critique de la mission et de la charge utile, franchie avec succès en 2021.
Grâce à un effort coordonné remarquable, des instituts de recherche et des industries répartis en Italie, en Allemagne, en France, au Portugal, en Espagne, en Suisse et au Royaume-Uni livrent des modèles de vol de sous-systèmes de caméra depuis la fin de l'année 2022. Les sous-systèmes sont assemblés pour former des caméras en Belgique, où chaque caméra est alignée et testée dans des environnements mécaniques tels que ceux qui se produisent pendant le lancement. La caméra intégrée est ensuite acheminée vers l'une des trois installations d'essai situées respectivement en France, aux Pays-Bas et en Espagne, où la performance optique est vérifiée dans des conditions de vide thermique proches de celles que le satellite rencontrera dans son environnement opérationnel.
L'ensemble de la chaîne de production, l'intégration et les essais des caméras ont été coordonnés depuis 2020 par des ingénieurs et des scientifiques de l'ESA, de l'INAF et de l'ASI, avec le soutien de collègues du consortium de la mission PLATO.
À ce jour, 10 des 26 modèles de vol des caméras ont été livrés à OHB System AG, le maître d'œuvre de l'ESA pour le satellite PLATO. La cérémonie d'inauguration d'une installation dédiée à PLATO sur le site d'OHB System AG à Oberpfaffenhofen, le 12 mars, marquera le début de la phase d'intégration des modèles de vol des caméras sur le banc optique PLATO.
Pour cette cérémonie, l’équipe des tests des caméras PLATO de l’Institut d’Astrophysique Spatiale sera représentée par Thierry Appourchaux, Mathieu Condamin et Pierre Guiot. A la Station d’Etalonnage, l’Institut d’Astrophysique Spatiale a réalisé l’étalonnage et les tests sous vide thermique de 4 modèles de vol des caméras PLATO (celles qui sont en italiques ci-dessous).
L'équipe PLATO de l’IAS a développé une installation unique d'essais thermiques sous vide conçue avec la collaboration de la Station d'Etalonnage et du Bureau d'Etudes Mécaniques, du Service Optique pour le stimulus optique, et du Service Electronique pour la commande et l'acquisition des données des caméras. L'installation située dans la cuve Saturne permet, sous vide, de refroidir la caméra jusqu'à -110 °C et de la chauffer jusqu'à +40 °C tout en étant capable de réaliser une image d'une étoile simulée dans le champ de vision de 22 degrés, grâce à un hexapode agile sur lequel la caméra est montée. L’équipe PLATO est composée de 12 personnes issues de la Station d’Etalonnage, du Bureau d’Etudes Mécaniques, du service Optique, du service Electronique et du département de Physique Stellaire et Solaire.
Chacune des 26 caméras a été nommée d'après des astronomes/scientifiques qui ont été les pionniers de la science liée à PLATO. Les modèles de vol prêts à être intégrés au satellite sont ceux dédiés à Hypatie, Arthur Eddington, Caroline Herschel, Bengt Stromgren, Angioletta Coradini, Paul Ledoux, Françoise Praderie, Robert Emden, Anneliese Schnell, et Otto Struve.
D'ici la fin de l'année 2024, tous les modèles de vol des caméras auront été livrés en vue de leur intégration sur le satellite. Restez à l'écoute pour découvrir avec nous les noms des autres scientifiques qui voleront avec PLATO à la recherche de nouvelles planètes terrestres en orbite autour d'étoiles de type solaire, sur la voie de la recherche de la vie au-delà de notre système solaire.
Contact à l’IAS : Thierry Appourchaux
Lien: communiqué de presse OHB
