ANO2 - Instrumentation des grands observatoires au sol et spatiaux

2.1. SNO "ARIEL"

La mission spatiale ARIEL (Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey) a été sélectionnée par l’ESA au printemps 2018 comme mission M4 de son programme Cosmic Vision avec un lancement prévu en 2028. L’objectif principal d’ARIEL est d’obtenir, par la méthode des transits, le spectre de plusieurs centaines d’exoplanètes connues, des jupiters chauds aux super-terres tempérées, afin d’étudier, par l’exoplanétologie comparée, les mécanismes de formation et d’évolution des systèmes planétaires. Dans ce contexte, la France, qui participe au consortium européen ARIEL est responsable de la fourniture de l’instrument principal d’ARIEL, le spectro-photomètre AIRS (Ariel InfraRed Spectrophotometer), un instrument à 2 voies (2-4 microns, et 4-8 microns). L’instrument comprend 2 bancs optiques comportant 2 voies optiques. Chaque voie optique comporte 5 éléments : fente d’entrée, optique de collimation, prisme disperseur, miroir de renvoi, optique de focalisation. Chaque voie comporte une chaîne d’acquisition complète : détecteur + électroniques de proximité (lecture et contrôle des FPA). L’instrument doit fonctionner à des températures de l’ordre de 55 à 70 K. Le détecteur est opéré à une température voisine de 40 K. La France est également impliquée dans l’équipe projet de la mission (scientifique et technique), et a la responsabilité d’instrument scientist. La création du SNO2 ARIEL a pour objectif principal de permettre l’implication de personnels CNAP dans la préparation d’AIRS au titre des tâches de service. Il s’agit principalement, pour AIRS, de le - définir - concevoir - intégrer - étalonner - concevoir la stratégie observationnelle.

OSU porteur : OSU Paris-Saclay
Responsable national SNO2 "ATHENA / X-IFU" : Alain ABERGEL / IAS
OSU partenaires : IAP - Observatoire de Paris
Correspondant local : Vincent Coudé du Foresto / LESIA
Vincent.Foresto chez obspm.fr

2.2. SNO "ATHENA / X-IFU"

Athena est la seconde grande mission du programme Cosmic Vision de l’ESA. Athena est un observatoire en rayons X, dédié à l’étude de l’Univers chaud et énergétique. Athena est le successeur d’XMM-Newton. Athena sera déployé au début des années 2030 par la toute nouvelle Ariane 6. Il embarquera un miroir X de grande surface collectrice, combiné à deux instruments focaux : un imageur grand champ développé sous la responsabilité scientifique de Kirpal Nandra (MPE), et un spectromètre X à haute résolution, développé sous la responsabilité scientifique de Didier Barret (IRAP), et sous maîtrise d’œuvre interne CNES. Il s’agit du X-ray Integral Field Unit (X-IFU). Le X-IFU est un spectromètre imageur X cryogénique, qui utilise des détecteurs de type microcalorimètres TES (Transition Edge Sensors) refroidis en dessous de 100 mK. Il permettra d’atteindre une résolution spectrale de 2.5 eV, sur un champ de vue de 5 minutes d’arc de diamètre équivalent, avec des pixels de l’ordre de 5 secondes d’arc.
La France est le contributeur principal au X-IFU. L’IRAP a la responsabilité scientifique au niveau PI, d’Instrument Scientist, et de la X-IFU Science Team. L’IRAP fournira de plus trois contributions techniques majeures : les électroniques digitales de la chaîne de lecture des détecteurs associées à un banc de tests 50 mK, les étalonnages de l’instrument et l’Instrument Science Center : la composante X-IFU du segment sol scientifique d’Athena.
En France, l’APC fournit les électroniques chaudes de proximité et participe aux activités de définition de l’instrument et contribuera au développement de l’ X-IFU Instrument Science Center. Le CEA-SBT fournit le dernier étage de la chaîne cryogénique et participe à la définition de l’architecture thermique et aux activités de démonstration. Le CEA-SAP fournit le hardware du logiciel de reconstruction des évènements et l’électronique de contrôle du cooler 50 mK. Enfin, l’IAS participe à la caractérisation des détecteurs. De plus, de potentielles contributions du LAM sur le segment sol scientifique sont en discussion.

OSU porteur : Observatoire Midi-Pyrénées
Responsable national SNO2 "ATHENA / X-IFU" : Didier Barret / IRAP
OSU partenaires : OSU AIM - Observatoire de Paris - OSUPS
Correspondant local : Andrea Goldwurm / APC
Goldwurm chez apc.in2p3.fr

2.3. SNO "Bepi-Colombo / Magneto"

BepiColombo est la première mission spatiale menée conjointement par l’ESA et la JAXA (Japon) qui permettra d’étudier en détail la planète Mercure ainsi que sa magnétosphère. Elle a été lancée le 20 Octobre 2018 et atteindra Mercure en décembre 2025 après une croisière de 7 ans. La mission comporte deux satellites : (1) MPO (Mercury Planetary Orbiter) sous responsabilité européenne et qui est dédié à l’observation de la planète, et (2) Mio (ex-MMO, Mercury Magnetospheric Orbiter) sous responsabilité japonaise et qui est dédié à l’observation de l’environnement magnétisé de la planète. Les deux satellites de BepiColombo qui évolueront sur des orbites différentes (480 km x 1500 km pour MPO, et 590 km x 11640 km pour Mio), permettront pour la première fois d’observer Mercure et sa magnétosphère en deux points simultanément.

La communauté française est fortement impliquée dans BepiColombo, particulièrement dans les instruments dédiés à l’observation de l’environnement plasma et magnétisé de Mercure qui compose le Service National d’Observation BepiColombo / Magnéto :
– Le spectromètre de masse ionique MSA (Mass Spectrum Analyzer, Co-PI : D. Delcourt, LPP, France ; responsabilité transmise à L. Hadid en 2024) de la suite instrumentale MPPE (Mercury Plasma Particle Experiment).
– Les deux analyseurs d’électrons MEA (Mercury Electron Analyzer, lead co-I : N. André, IRAP, France) du consortium MPPE.
– Le récepteur radio Haute Fréquence SORBET (co-PI : K. Issautier, LESIA) du consortium PWI à bord de Mio.
– Le fluxmètre magnétique double band DBSC (lead co-I : F. Sahraoui, LPP) du consortium PWI
– La sonde à impédance mutuelle, AM2P, du consortium PWI (lead co-I : P. Henri, LPC2E)
– L’instrument PICAM (co-I : F. Leblanc, LATMOS) qui fait partie du consortium particule SERENA à bord de MPO
Ainsi, dans le cadre du SNO BepiColombo / Magnéto, cette participation se traduit par les tâches suivantes pour chacun des instruments : (i) Participation à l’étalonnage en vol des instruments, aux inter-calibrations entre les instruments, et à la validation des données. (ii) Production des données de niveau élevé (L2 et L3) qui seront livrées à la JAXA et mises à la disposition de la communauté scientifique.

OSU porteur : Observatoire de Paris
Responsable national SNO2 "Bepi-Colombo / Magneto" : Lina Hadid / LPP
lina.hadid chez lpp.polytechnique.fr
Voir également https://www.lpp.polytechnique.fr/-Services-d-Observation
OSU partenaire : OMP - OVSQ - OSUC

2.4. SNO "Bepi Colombo / Planéto"

Le SNO BepiColombo / Planéto regroupe les activités des équipes françaises liées à deux instruments à vocation d’étude de la surface et l’environnement neutre de la planète Mercure qui se trouvent à bord de la sonde Mercury Planetary Orbiter (MPO) : le spectromètre UV PHEBUS, et l’ensemble de caméras et de spectro-imageur visible/proche IR SIMBIO-SYS. PHEBUS (pour Probing of Hermean Exosphere By Ultraviolet Spectroscopy) est un double spectromètre couvrant les gammes de l’extrême ultraviolet (EUV : 55-155 nm) et du lointain ultraviolet (FUV : 145-315 nm), et comprend aussi deux canaux visibles (centrés à 404 nm et 422 nm). L’instrument est dédié à la caractérisation de l’exosphère de Mercure en termes de composition et de dynamique, et des relations entre la surface et l’exosphère. PHEBUS a été développé principalement au LATMOS, (sous la responsabilité d’Eric Quémerais - PI), en coopération avec le Japon (fourniture des détecteurs), la Russie (fourniture du système de pointage) et l’Italie (support aux étalonnages optiques au sol). SIMBIO-SYS est une suite instrumentale d’imageurs et de spectro-imageurs fonctionnant dans le domaine visible/IR (400-2000 nm), comprenant HRIC (caméra HR), STC (caméra stéréo), et VIHI (spectromètre imageur VIS-NIR). L’instrument a été développé par un consortium formé par le LESIA et l’IAS pour la partie française, ainsi que plusieurs laboratoires en Italie où se trouve le PI-ship global de l’instrument. L’instrument est dédié plus particulièrement à l’étude de la géologie (volcanisme, érosion) et de la composition (minéraux, glaces) de la surface de Mercure. Le SNO BepiColombo/Planéto comprend la fourniture des instruments (ou parties des instruments), le suivi de ces instruments en vol, leur étalonnage, et la réalisation de tests au sol sur des modèles des instruments. Après le lancement de la mission en 2018, le SNO concerne plus particulièrement le suivi des phases de tests en vol, le développement des logiciels nécessaires aux opérations et observations, le choix des cibles et la planification des observations, ainsi que l’analyse, la mise en forme, l’archivage et la diffusion de données.

OSU porteur : OVSQ
Responsable national SNO2 "Bepi-Colombo / Planéto" : Dimitra Koutroumpa / LATMOS
Dimitra.Koutroumpa chez latmos.ipsl.fr
OSU partenaire : OSUPS - Observatoire de Paris
Correspondant local : Alain Doressoudiram / LESIA
alain.doressoundiram chez observatoiredeparis.psl.eu

2.5. SNO "CHARA"

Ce service a pour objectif le soutien aux groupes français exploitant l’interféromètre du Center for High Angular Resolution Astronomy (CHARA, USA). Ce réseau interférométrique optique situé à l’observatoire du Mount Wilson (Californie) comprend 6 télescopes de 1 mètre sur des bases allant de 30 à 330 mètres, et est équipé de 2 instruments français : JOUFLU pour la recombinaison à très haute précision dans l’infrarouge proche (bande K), et VEGA pour l’imagerie interférométrique dans le visible à haute résolution spectrale et très haute résolution spatiale. D’autres instruments sont également en service : MIRC (pour l’imagerie interférométrique en bandes H et K, Université de Michigan), CLASSIC-CLIMB (pour une sensibilité maximale en bandes H et K, Chara Center), et PAVO un instrument 3T dans le visible pour la haute sensibilité (Université de Sydney). L’accès à CHARA et donc à l’hémisphère Nord ainsi qu’au domaine du visible est un atout très intéressant et complémentaire du VLTI.

Le soutien du service passe explicitement par les actions suivantes :

1. Soutien à la préparation des observations et formation ;
2. Prise en charge des observations en mode service (dans le cadre de l’optimisation des nuits d’observation) et formation ;
3. Prise en charge/Soutien à la réduction des données. Formation ;
4. Maintenance technique, évolutions.

OSU porteur : Observatoire de la Côte d’Azur
Responsable national SNO2 "CHARA" : Denis Mourard / Lagrange
OSU partenaires : OSUG – OSUL - Observatoire de Paris
Contact local : Vincent Coudé du Foresto / LESIA
Vincent.Foresto chez observatoiredeparis.psl.eu

2.6. SNO "CLUSTER / STAFF"

STAFF est une des 5 expériences du consortium de mesures d’ondes WEC de la mission ESA Cluster. La mission a pour but l’étude tri-dimensionnelles des structures à petite échelle qui prévalent à l’interface de 2 plasmas astrophysiques, le vent solaire et une magnétosphère planétaire, ici celle de la Terre. La mission, qui repose sur 4 satellites identiques a été lancée en 2000. Elle a été prolongée au moins jusqu’à fin 2020.
Chacun des 4 instruments STAFF est composé de 2 parties : l’une, construite par le LPP, mesure la forme d’onde des 3 composantes des fluctuations magnétiques dans les gammes 0-12 Hz et 0-180 Hz. L’autre, construite par le LESIA, fourni les spectres d’ondes suivant 5 composantes (3 magnétiques, 2 électriques) dans la gamme de fréquence 8-4000 Hz.
Le service assuré par le laboratoire couvre les opérations en vol et le suivi du bon fonctionnement des 4 instruments (télécommande/analyse des observations en routine), la réduction systématique des données (décommutation, étalonnages, traitements et visualisation journalière des spectres), validation des produits incluant la maintenance des chaines de traitement, diffusion à la communauté internationale, à travers la production de données résumées et la mise en ligne des visualisations journalières. Les données pleine résolution sont produites, vérifiées et inter calibrées avec les autres données disponibles de Cluster, puis livrées au centre d’archivage Cluster de l’ESA (CSA-ESAC) qui en assure l’accès libre.

OSU porteur : Observatoire de Paris
Responsable national SNO2 "CLUSTER / STAFF" : Patrick Canu / LPP
Patrick.Canu chez lpp.polytechnique.fr
https://www.lpp.polytechnique.fr/-Services-d-Observation

2.7. SNO "CTA"

Le projet de très grande infrastructure de recherche CTA, acronyme pour Cherenkov Telescope Array, est un réseau d’une centaine de télescopes de différentes tailles installé sur deux sites (sud et nord) qui permettra une exploration profonde de l’univers énergétique et transitoire en rayons gamma de 20 GeV à 300 TeV, avec l’ouverture d’une des dernières fenêtres électromagnétiques aux énergies extrêmes. CTA présente par rapport aux instruments actuels un gain d’un ordre de grandeur en sensibilité, un élargissement du domaine spectral, et une amélioration des résolutions angulaire, spectrale et temporelle. Sa grande flexibilité d’utilisation en fait un instrument polyvalent pour répondre à de nombreuses questions-clés concernant l’accélération des particules autour des trous noirs et étoiles à neutrons, l’origine des rayons cosmiques galactiques et extragalactiques, la cosmologie (mesure des fonds diffus et champ magnétique intergalactique, recherche de signatures indirectes de matière noire) et la physique fondamentale au-delà du modèle standard (recherche de signatures de violation d’invariance de Lorentz et de particules de type axions). CTA traquera aussi les contreparties gamma des événements observés par la nouvelle astronomie multi-messager.

En parallèle à son investissement scientifique en astrophysique des très hautes énergies, l’Observatoire de Paris s’inscrit à plusieurs niveaux dans la construction de l’Observatoire CTA. L’établissement est engagé sur :

• la construction des télescopes de 4m (SST) de type Schwarzschild-Couder,
• les simulations de performances instrumentales,
• les logiciels de traitement et d’analyse de données,
• le portail utilisateurs de CTA.

Le LUTH et le GEPI ont développé un des prototypes de télescopes de 4m et participent à l’optimisation du concept final des SST à deux miroirs qui vont être construits pour CTA-Sud.

Cette optimisation et la calibration des SST et des autres sous-réseaux de CTA nécessitent de nombreuses simulations des performances instrumentales : système optique avec ROBAST et Zemax, et fonctions de réponse instrumentale (IRF).

L’Observatoire participe à l’élaboration du « Science User Support System » de CTA qui comprend le logiciel d’analyse scientifique des données, le portail de distribution de données ainsi que toute information et support nécessaire aux utilisateurs de CTA pour proposer des observations et pour mener à bien leurs analyses scientifiques.

Le LUTH est aussi très impliqué dans l’effort d’homogénéisation des formats de données spécifiques à l’astronomie gamma pour établir un standard qui permet l’interopérabilité des outils d’analyse, ainsi que dans la phase de tests et validation du logiciel d’analyse de données de haut niveau Gammapy.

A l’Observatoire de Paris, les tâches de service associées au SNO-ANO2 de CTA couvrent actuellement et à moyen terme (période 2020 – 2025) :

• conception et optimisation de la structure mécanique des nouveaux SSTs unifiés (simulations et tests de performances, analyse système, IRF)
• lancement et suivi de fabrication de SSTs, puis mise en service des instruments sur site (conduite de projet scientifique)
• définition et validation du format de données (des données brutes aux données scientifiques), et des métadonnées associées
• développement d’outils d’analyse spécifiques pour les données de haut niveau, tests et validation
• développement d’un système de diffusion de données et intégration dans l’Observatoire Virtuel.

CTA est conçu pour une durée de vie d’au moins 30 ans. Les tâches de service associées à long terme incluent (après 2025) :

• suivi des performances, et IRF qui devront être affinées tout au long du déploiement du réseau puis de sa phase pleinement opérationnelle
• maintien et évolution de l’archive ouverte de données

OSU porteur : Observatoire de Paris
Responsable national SNO2 "CTA" : Andreas Zech / LUTh
OSU partenaires : OMP - OSUG
Andreas.Zech chez observatoiredeparis.psl.eu

2.8. SNO "ELT / MICADO - MORPHEO"

L’instrument MICADO (Multi-AO Imaging CAmera for Deep Observations ; PI Richard Davies, MPE, Allemagne) est l’imageur de 1iere lumière de l’ELT. Fonctionnant dans l’infrarouge proche (0,8–2,4 μm) sur un grand champ (jusqu’a 50"), il disposera de quatre modes d’observations (imagerie, astrométrie, spectroscopie longue fente, haut contraste) lui permettant d’adresser les sujets scientifiques clés de l’astrophysique moderne : la dynamique des systèmes stellaires denses, les trous noirs des galaxies et le centre de la Voie Lactée, l’histoire de la formation stellaire au sein des galaxies par le biais des populations stellaires résolues, la formation et l’évolution des galaxies dans l’univers primordial, les exoplanètes et les objets du système solaire.
MICADO bénéficiera de la pleine résolution spatiale de l’ELT grâce à deux modes d’optique adaptative (OA). Le premier mode est de type SCAO, offrant une haute correction proche de l’axe et développé au sein de MICADO. Le second mode est de type MCAO, offrant une correction médiane et uniforme sur l’ensemble du champ de MICADO. Il est développé au sein du consortium MORPHEO (PI P. Ciliegi, INAF Bologna, Italie).
La contribution française à MICADO est pilotée par le LESIA avec la collaboration du GEPI, de l’Observatoire de Besançon, de la Division Technique de l’INSU et de l’IPAG. Elle consiste en la réalisation du module SCAO (qui sera intégré à terme dans MORPHEO) et du mode haut contraste de MICADO.
La contribution française à MORPHEO consiste en la réalisation du module d’analyseurs à étoile laser de l’instrument et est sous responsabilité de l’IPAG.
Le SNO ELT MICADO-MORPHEO est le service national de l’INSU lié au développement de l’ensemble instrumental MICADO-MORPHEO.
A l’Observatoire de Paris, les taches de service associées au SNO ELT MICADO-MAORY couvrent aujourd’hui :
– les activités de conception et de prototypage du module SCAO et du mode haut contraste de MICADO, avec une part importante de spécification, de simulation, d’analyse système,
– les activités de préparation du programme scientifique de l’instrument, avec le développement éventuel d’outils logiciels spécifiques, afin d’une part de nourrir le document associé à livrer à l’ESO et d’autre part d’étoffer le logiciel de simulation instrumentale, qui sera lui aussi livré à l’ESO

OSU porteur : Observatoire de Paris
Responsable national SNO2 "ELT / MICADO - MORPHEO" : Yann Clénet / LESIA
Yann.Clenet chez observatoiredeparis.psl.eu
OSU partenaires : OSUG, Observatoire de Besançon

2.9. SNO "ELT / MOSAIC"

MOSAIC sur l’ELT offrira une couverture d’un espace considérable de paramètres observationnels (multiplex, résolution spectrale, spatiale, couverture spectrale, IFU) : une grande partie des découvertes de l’ELT seront réalisées par ce type d’instrument, en particulier en physique stellaire, Galactique, extragalactique et en cosmologie. Le MOS monté sur l’ELT sera l’instrument le plus compétitif au monde pour le suivi et l’étude physique (chimie, dynamique) des premières sources de l’Univers, et sera le seul instrument capable d’étudier la structure du milieu inter-galactique à z=2-3, l’évolution jusqu’à z=3.3 du contenu en matière sombre et en baryons des galaxies spirales. Pour réaliser les très nombreux projets scientifiques de la communauté MOS, MOSAIC combinera une voie à multiplex modéré et bonne résolution spatiale (multi-IFUs) et une seconde voie à multiplex élevé et qualité proche du seeing (multi-fibres).

Taches de services (période 2018-22) :

• Mise en place du simulateur du plan focal incluant l’ensemble des effets instrumentaux et du ciel. Caractérisation de la stratégie observationnelle optimale pour observations des objets faibles dans les deux modes ;
• Travail au sein des équipes (15 pays partenaires, 35 Instituts) pour la réalisation des logiciels de réduction de données en passant par l’ETC ;
• Simulations numériques scientifiques : modélisation des premières sources de l’Univers, des halos de galaxies lointaines ;
• Simulations numériques instrumentales : optimisation des algorithmes de soustraction du ciel, détection des sources très faibles.

Ces tâches devront évoluer au cours du cycle de développement de l’instrument vers des tâches de préparation des grands relevés qui seront conduits par l’instrument.

OSU porteur : PYTHEAS
Responsable national SNO2 "ELT / MOSAIC" : Roser Pello / LAM
roser.pello chez lam.fr
OSU partenaires : Observatoire de Paris - OMP
Contact local : Mathieu Puech / GEPI
mathieu.puech chez observatoiredeparis.psl.eu

2.10. SNO "Envision"

La mission EnVision a été sélectionnée par l’ESA en tant que mission M5 dans le cadre du programme Cosmic Vision en juin 2021. Les objectifs scientifiques de cette mission se déclinent sur trois questions ouvertes principales :
– Comment la surface et l’intérieur de Vénus ont-ils évolué au cours de l’histoire du système solaire ?
– Dans quelle mesure Vénus est-elle encore active d’un point de vue géologique (volcanisme, processus d’érosion éoliens) ?
– Comment l’atmosphère et le climat de Vénus ont-il été façonnés par les processus géologiques passés ou présents ?

La contribution française à la charge utile d’EnVision est répartie sur plusieurs instruments/expériences :
– Responsabilité scientifique et développement instrumental du spectro-imageur UV VenSpec-U ;
– Fourniture du sous-système optique de l’imageur infrarouge VenSpec-M ;
– Responsabilité scientifique de l’expérience de radioscience.

Les spectromètres proposés couvrent les gammes de longueur d’onde de l’UV à l’infrarouge et serviront à détecter des variations temporelles de la température de surface et de la concentration des gaz d’origine volcanique dans l’atmosphère. Ces mesures permettront aussi d’étudier les interactions entre la surface et l’atmosphère de la planète. Les mesures de radioscience donneront des informations sur la densité verticale de l’atmosphère de Vénus, sur le contenu en acide sulfurique des nuages, ainsi que sur la structure interne de la planète via le champ de gravité (taille et état du noyau, viscosité du manteau, structure de la croûte et de la lithosphère). Le SNO décrit ici concerne donc ces trois contributions, tant dans leurs phases de conception et développement instrumental (déjà débuté) que dans leurs phases d’exploitation scientifique et d’archivage. La structuration détaillée de ce SNO en tâches est présentée en annexe.

OSU porteur : OVSQ
Responsable national SNO2 "ENVISION" : Emmanuel Marcq / LATMOS
emmanuel.marcq chez latmos.ipsl.fr
OSU partenaires : Observatoire de Paris - OMP
Contact local : Sandrine Vinatier / LESIA
sandrine.vinatier chez observatoiredeparis.psl.eu

2.11. SNO "ExoMars / MicrOmega"

La mission ExoMars de l’agence spatiale européenne (ESA) a pour objectif de caractériser le potentiel exobiologique de la planète Mars. La sonde TGO (Trace Gas Orbiter), 1er volet de la mission, a été lancée en 2016, et est actuellement en orbite autour de Mars. Le rover Rosalind Franklin de la mission doit être lancé en juillet 2020, pour une arrivée sur Mars prévue en mars 2021.
A bord du rover, le microscope hyperspectral visible/proche-IR MicrOmega développé par l’IAS sera chargé d’analyser les échantillons de sol sur Mars.

Le SNO inclut plusieurs aspects :

1. Mesures pré-opératoires : Un modèle de rechange de MicrOmega installé à l’IAS et complètement intégré à un banc permet d’effectuer facilement des mesures. Nous projetons la caractérisation en spectroscopie IR d’échantillons test durant la période avant le lancement.
2. Opérations en vol : Après le lancement (prévu en juillet 2020), participation aux tests et étalonnages en vol. La majeure partie du travail consistera aux opérations de MicrOmega sur le sol martien pendant les 180 jours prévus de la mission. Ce qui nécessitera une présence continue des scientifiques de l’instrument au centre de contrôle du rover à Turin.

OSU porteur : Observatoire des Sciences de l’Univers de l’université Paris-Sud
Responsable national SNO2 "ExoMars / MicrOmega" : Cedric Pilorget /IAS
OSU partenaire : Observatoire de Paris
Contact local : Alain Doressoundiram / LESIA
Alain.Doressoundiram chez observatoiredeparis.psl.eu

2.12. SNO "GRAVITY+"

Depuis son installation en 2016 à l’observatoire du Very Large Telescope de l’European Southern Observatory (VLT/ESO), l’instrument GRAVITY a obtenu des résultats spectaculaires et très innovants sur le trou noir super-massif au centre de la Voie Lactée (SrgA*), les noyaux actifs de galaxies, les disques proto-planétaires autour des étoiles jeunes, et les exoplanètes. Le projet GRAVITY+ a pour objectif l’amélioration de plusieurs ordres de grandeur des performances de GRAVITY grâce notamment au déploiement de quatre Optiques Adaptatives Extrêmes (XAO) et quatre Étoiles Laser (LGS), distribuées sur chacun des télescopes de 8m du VLT. Ces transformations, associées à d’autres prévues dans GRAVITY+ (double champ, amélioration des performances de suivi de frange, etc.) permettront de réaliser un véritable saut en performances (x100 de la couverture du ciel, x50 de la sensibilité, et x10 du contraste) et d’atteindre de nombreux nouveaux objets (par ex. AGN à z 2, exoplanètes avec deltaK >
13mag). L’INSU est responsable du lot de travail GRAVITY+ Adaptive Optics (GPAO) au sein d’un consortium international également constitué des instituts Max Planck MPE (institut PI, Allemagne) et MPIA (Allemagne), de l’Université de Cologne (Allemagne), de CENTRA (Portugal), de l’Université de Southampton (UK), en collaboration avec l’ESO. La contribution du CNRS/INSU inclut tous les laboratoires français impliqués sur l’interféromètre du VLT : LESIA (Co-I, Meudon), IPAG/OSUG (Co-I, Grenoble), Lagrange/OCA (Nice), et CRAL (Lyon).

OSU porteur : Observatoire de Paris
Responsable national SNO2 "GRAVITY+" : Thibaut Paumard / LESIA
thibaut.paumard chez obspm.fr
OSU partenaire : OSUG - OCA - OSUL

2.13. SNO "HelioSwarm"

L’objectif principal de la mission HelioSwarm est l’étude de la turbulence dans le vent solaire libre (non connecté au choc terrestre) en se limitant aux échelles fluide et ionique. Les deux objectifs principaux sont : 1/ Etudier la distribution tridimensionnelle temporelle et spatiale de la turbulence dans le vent solaire, 2/ Déterminer l’influence mutuelle entre les frontières ou les structures grandes échelles et la turbulence.

Le concept de la mission HelioSwarm comporte une plateforme (« Hub ») accompagnée de 8 petits satellites identiques (« nodes ») séparés entre 50 et 3000 km couvrant ainsi les échelles fluides jusqu’à subioniques, tous équipés d’un magnétomètre basse fréquence (FGM), d’une coupe de Faraday (FC) et d’un magnétomètre haute fréquence à induction (« search-coil », SCM). Un analyseur électrostatique pour la mesure de la fonction de distribution des ions et l’étude du chauffage du plasma est intégré uniquement sur la plateforme. Les satellites évoluent suivant une orbite haute altitude autour de la Terre (« HEO ») avec un périgée autour de 15 rayons terrestres (RT) et un apogée autour de l’orbite lunaire à 60 RT. Ils sont stabilisés trois axes et pointent vers le Soleil (coupes de Faraday orientées fixement vers le Soleil). Les 9 satellites permettent d’analyser les corrélations entre les mesures effectuées par 36 paires différentes et d’analyser 126 configurations tétraédriques non idéales (contre 6 paires et 1 tétraèdre pour les missions à 4 satellites). Les petits satellites communiqueront uniquement avec la plateforme qui réceptionnera leurs données et les transmettra au sol.

HelioSwarm intègre donc 4 instruments scientifiques :
– 9 FGM (Fluxgate magnetometer, composantes continues du champ magnétique),
– 9 SCM (Seach Coil Magnetometer, composantes des fluctuations magnétiques entre 0.1 et 16 Hz)
– 9 FC (Faraday Cup, densité et vitesse du vent solaire)
– 1 iESA (Ion Electrostatic Analyser, fonction de distribution des ions dans le vent solaire, et moments).
Le SNO HelioSwarm regroupe donc la contribution française constituée des 9 SCM fournis par le LPP et le LPC2E et l’iESA fourni par l’IRAP et le LAB. Les tâches de service associées sont le suivi de la conception, de la fabrication, des tests et des étalonnages et des inter-étalonnages (SCM vs FGM et iESA vs FC) au sol et en vol de ces instruments ainsi que la validation et la production des données L2 et L3. Enfin le suivi des opérations en vol est aussi inclus ainsi que la participation au développement des nouveaux outils d’analyse des données spatiales multi-points (n>4).

OSU porteur : Observatoire de Paris
Responsable national SNO2 "HelioSwarm" : Olivier Lecontel / LPP
olivier.lecontel chez lpp.polytechnique.fr
Voir également https://www.lpp.polytechnique.fr/-Services-d-Observation
OSU partenaire : OSUC - OMP - OASU

2.14. SNO "JUICE / MAJIS"

Ce service ANO2 est dédié à la réalisation puis aux opérations en vol du spectromètre imageur MAJIS sur la mission JUICE, 1ère mission majeure ("L" pour large) du programme Cosmic Vision de l’ESA. Cette mission est dédiée au système de Jupiter, avec des survols rapprochés de Europe, Callisto et Ganymède et des observations de Jupiter suivies d’une mise en orbite circulaire polaire autour de Ganymède, le plus gros satellite du système solaire (5260 km de diamètre).

L’IAS (OSUPS) assure la responsabilité scientifique et technique de l’instrument ainsi que la réalisation du module électronique central, des électroniques de proximité et des plans focaux. le LESIA (Observatoire de Paris) est responsable de la production des cubes "géométriques" (position, distance, incidence, émergence et phase pour chaque pixel) dans le contexte du segment sol.

OSU porteur : Observatoire des Sciences de l’Univers de l’université Paris-Sud
Responsable national SNO2 "JUICE / MAJIS" : François Poulet / IAS
OSU partenaire : Observatoire de Paris
Contact local : Cedric Leyrat / LESIA
Cedric.Leyrat chez observatoiredeparis.psl.eu

2.15. SNO "JUICE / RPWI"

La mission JUICE (Jupiter Icy Moon Explorer) est une mission ESA dédiée à l’exploration de Jupiter et de ces lunes glacées, en particulier Ganymède, autour de laquelle la mission effectuera ses dernières orbites. L’instrument RPWI (Radio and Plasma Waves Instrument) est constitué de plusieurs récepteurs reliés à des senseurs électriques et magnétiques couvrant la partie basse fréquence du spectre (quelques Hz à 45 MHz). Les objectifs scientifiques principaux sont, d’une part, l’exploration de la magnétosphère de Jupiter, du rôle des satellites galiléens sur son activité et son interaction avec le vent solaire ; et d’autre part, l’exploration de Ganymède, l’étude de son champ magnétique interne et de son interaction avec la magnétosphère de Jupiter.

Les laboratoires français impliqués dans l’instrument RPWI sont le LESIA, le LPP, le LPC2E, le LATMOS, l’ONERA et l’IRAP. La participation française à l’équipe RPWI est coordonnée par son co-PI au LESIA. Les responsabilités des différents laboratoires en termes de SNO sont les suivantes :

• Le LESIA est aussi responsable de la coordination scientifique de JENRAGE (Jovian Environment Radio Astronomy and Ganyede Exploration), l’instrument radio basse fréquence, conçu en collaboration avec la Suède et le Japon. Le LESIA fournit le savoir-faire et l’expérience acquise sur les projets précédents (en particulier Cassini/RPWS et STEREO/Waves), en ce qui concerne la conception de l’instrument. Il prépare son étalonnage au sol et en vol, ainsi que les modes opératoires instrumentaux, et met en place de chaîne de traitement pour l’analyse des données, et prépare l’archivage et de la distribution des données obtenues par cet instrument ;
• Le LPP conçoit et construit un Search Coil 3D, capteur magnétique de RPWI (héritage Cassini/RPWS, BepiColombo/MMO/RPW, notamment), prépare son étalonnage au sol et en vol, met en place la chaine de traitement des données en collaboration avec l’équipe Tchèque qui construit le récepteur associé, et prépare l’archivage et la distribution des données issues de ce capteur ;
• Le LPC2E conçoit et construit l’expérience MIME (Mutual Impedance Measurements) avec l’héritage de l’expérience MIP de la mission Rosetta. L’équipe prépare les modes opératoires instrumentaux, l’étalonnage de l’instrument, effectue les modélisations numériques nécessaires à l’interprétation des mesures. Il prépare aussi l’archivage et de la distribution des données obtenues par cet instrument ;
• Le LATMOS et l’ONERA fournissent un support à toute l’équipe RPWI pour la modélisation de l’environnement spatial autour de Jupiter et de Ganymède ;
• L’IRAP, en particulier à travers le CDPP, fournit un soutien pour la mise en place de l’archivage et de la distribution des données issues de l’expérience RPWI toute entière. Il fournit aussi des outils permettant de préparer les observations de RPWI en utilisant les modèles fournis par le LATMOS.

OSU porteur : Observatoire de Paris
Responsable national SNO2 "JUICE / RPWI" : Baptiste Cecconi / LESIA
Baptiste.Cecconi chez observatoiredeparis.psl.eu
OSU partenaires : OSUC – OVSQ - OMP

2.16. SNO "JUICE / SWI"

L’instrument SWI (Sub-millimeter Wave Instrument) de la mission JUICE est un spectromètre submillimétrique à 2 canaux (600 et 1200 GHz) visant à étudier les atmosphères (composition, structure, dynamique) de Jupiter et de ces satellites, ainsi que la surface de ces derniers.

Le SNO inclut plusieurs aspects :

1. Caractérisation et calibration de l’instrument. Ceci inclut toutes les étapes de caractérisation spectrale et radiométrique (température de bruit, bande passante, réponse spectrale du spectromètre, calibration en fréquence et en amplitude, gain image) et de ses performances spatiales (détermination du lobe d’antenne, de son gain ; mesure de l’alignement des récepteurs, détermination de la précision du système de pointage…). La calibration de l’instrument s’effectuera au sol puis en vol.
2. Préparation des observations. Ceci concerne toute la définition de la stratégie d’observation (modélisation des spectres attendus, définition des modes d’observations et leur validation, temps d’intégrations, séquençage…).
3. Planification des observations (développement d’un outil d’aide au planning, l’Observing Planning Tool OPT, développement initié à l’OASU). L’objectif est la fourniture d’un « Science Observation Scenario » couvrant toute la mission, puis la réalisation de la planification lors de la phase opérationnelle. Un serveur dédié a été acquis en 2017 et une AI a commencé le développement.
4. Acquisition, réduction et archivage des données. Ceci concerne les aspects uplink, le développement d’outils de réduction des données, ainsi que les aspects de gestion et d’archivage de la base de données SWI.
5. Aspects « downlink » : développement du Data Model, i.e. définition format des données, logiciel de réduction des données, archivage. Ce modèle de données scientifiques (SDM) décrit l’organisation et le format dans lesquels les données scientifiques brutes de SWI (par ex. données de télémétrie, données auxiliaires de métadonnées et autres informations) seront générées, archivées et diffusées. Ce modèle de données sera utilisé dans le cadre du développement d’un pipeline (Data Capturer) pour le traitement des données de télémétrie aux données brutes (raw data) de niveau 0. Notons qu’il interagira aussi avec l’OPT cité précédemment.

OSU porteur : Observatoire de Paris
Responsable national SNO2 "JUICE / SWI" : Emmanuel Lellouch / LESIA
Emmanuel.Lellouch chez observatoiredeparis.psl.eu
OSU partenaire : OASU

2.17. SNO "JWST / MIRI"

MIRI est l’instrument infrarouge moyen du James Webb Space Telescope (JWST) couvrant la bande de 5 à 28 microns (Wright et al. 2015, Rieke et al. 2015). MIRI est constitué de deux systèmes, une caméra grand champ (Bouchet et al. 2015) incluant des champs coronographiques (Boccaletti et al. 2015) et une longue fente (Kendrew et al. 2015), ainsi qu’un spectrographe intégral de champ (Wells et al. 2015).

Le service porte sur le développement des logiciels adaptés pour le traitement des données des différents modes de l’imageur : imagerie, coronographie (notamment par masques de phase à 4 quadrants pour l’imagerie d’exoplanètes et de disques), spectroscopie par fente à basse résolution (R=100), spectroscopie sans fente (pour l’observations du transit/éclipse d’exoplanètes).
Le service inclus également une participation :
1 - au commissioning de l’instrument (lancement + 6 mois) pour caractériser les performances des différents modes et au suivi de ces performances au cours de la vie de l’instrument.
2 - au centre d’expertise français afin de fournir un soutien aux utilisateurs pour la préparation des observations (utilisation de l’ETC, de l’APT et des simulateurs MIRI) et la réduction des données, avec une expertise particulière concernant la thématique exoplanètes.

OSU porteur : OSU AIM
Responsable national SNO2 "JWST / MIRI" : Pierre-Olivier Lagage / AIM
OSU partenaires : OSUPS - Observatoire de Paris - PYTHEAS
Contact local : Anthony Boccaletti / LESIA
Anthony.Boccaletti chez observatoiredeparis.psl.eu

2.18. SNO "LISA"

LISA est une mission de classe L du programme Cosmic Vision de l’ESA qui observera pour la première fois les sources d’ondes gravitationnelles émettant entre 0.1 mHz et 1 Hz. Les sources attendues sont en nombre important et d’une grande diversité. LISA aura un impact scientifique important en astrophysique, cosmologie et physique fondamentale.

Le lancement de la mission est prévu mi-2030. LISA est une constellation de 3 satellites en orbites héliocentriques mesurant leur inter-distance par interférométrie. La France a une contribution importante dans la mission avec la responsabilité du développement des équipements au sol de test et de vérifications de l’instrument et du centre d’analyse de données. Elle a également une contribution importante sur la gestion des performances. La collaboration LISAFrance structure la communauté française et est organisée avec le CNES. Le service LISA a pour taches : 1) la conception et le développement des équipements au sol pour tester, valider et caractériser l’Interferometric Detection System et le Movable Optical SubAssembly ; 2) la conception, le développement, l’implémentation et l’exécution du Distributed Data Processing Center avec en particulier l’infrastructure, les chaînes de traitement de données (bruits et sources) et les simulations ; 3) la gestion des performances instrumentales et scientifiques et les opérations en vol.

OSU porteur : Observatoire de Paris
Responsable national SNO2 "LISA" : Christophe Le Poncin-Lafitte / SYRTE
christophe.leponcin chez obspm.fr

OSU partenaire : OSUPS - OCA - IAP - OMP - OSUC

2.19. SNO "Magnetospheric MultiScale Mission"

La mission MMS de la NASA, lancée le 12 Mars 2015, comporte 4 satellites identiques évoluant en formation tétraédrique dotés d’une instrumentation complète et de nouvelle génération. Elle a pour objectifs principaux d’étudier la reconnexion magnétique, les processus d’accélération et la turbulence plasma dans la magnétosphère terrestre à l’échelle de la dynamique des électrons. Son profil de mission sur 2 ans était composé de 2 phases orbitales principales pour explorer les régions clefs de la magnétosphère terrestre : (Phase 1) magnétopause sur la face avant, sur les flancs et la queue géomagnétique proche (apogée à 12 Rt), (phase 2) queue géomagnétique à distance moyenne de la Terre (apogée 25 Rt). La mission a ensuite été étendue pour une durée de 3 ans et son apogée a été augmenté à 30 Rt afin de permettre également l’étude du vent solaire libre. Compte tenu du bon fonctionnement de tous les instruments, la mission devrait être prolongée jusqu’en 2030. MMS_SCM (Search-Coil Magnetometer), conçu, réalisé et étalonné (à l’Observatoire magnétique national de Chambon-la-forêt) par le LPP, est un système tri-axe d’antennes magnétiques (capteur + préamplificateur + câbles) mesurant les fluctuations du champ magnétique dans la gamme [1 Hz-6 kHz]. Cet instrument, via l’analyseur à bord, produit des captures de forme d’onde (jusqu’à 4 kHz) et des spectres. Il est intégré dans le consortium « Fields ». Un modèle de cet instrument a été intégré sur chacun des quatre satellites de la mission. Chaque instrument est étalonné une fois par orbite à partir d’un signal injecté à bord par l’analyseur qui permet de vérifier la stabilité de la fonction de transfert de l’instrument. Depuis le lancement de la mission, l’équipe MMS_SCM participe à trois téléconférences hebdomadaires pour l’étalonnage des magnétomètres, pour le consortium « Fields » et pour la production des données de niveau 2 qui doivent être accessibles librement à la communauté 1 mois après leur réception au sol. Elle participe à l’élaboration et à la validation d’un nouveau jeu de données de niveau 3 obtenu à partir de la fusion des mesures magnétiques fournies par le magnétomètre basse fréquence (FGM) avec celles fournies à plus haute fréquence par SCM. L’IRAP a quant à lui fourni et étalonné les détecteurs à micro-canaux (MCP) pour les 32 têtes de mesure des instruments « ions » (Dual Ion Spectrometers ; DIS) du consortium FPI (Fast Plasma Instruments). Il contribue actuellement aux étalonnages, traitement des données et développement des outils d’analyse et de visualisation pour les mesures particules de FPI (ions et électrons). Il participe aux téléconférences hebdomadaires du consortium FPI. Les instruments « ions » et « électrons » permettent de par leur nombre à bord des satellites de réaliser des mesures quasi instantanées (respectivement 30 et 150 ms pour les électrons et les ions) des fonctions de distribution (3D) des particules, malgré une période de rotation des satellites sur eux-mêmes (spin) lente (20 s). Les deux équipes françaises SCM et FPI-DIS participent à la sélection des données de haute cadence ("selective downlink") qui se déroule tout au long de l’année par période d’astreinte de 2 semaines. Enfin, l’ensemble de l’équipe MMS se réunit deux fois par an pour échanger sur le fonctionnement des instruments, l’évolution du profil de mission, et l’exploitation des données.

OSU porteur : Observatoire de Paris
Responsable national SNO2 "Magnetospheric MultiScale Mission" : Olivier Lecontel / LPP
Olivier.Lecontel chez lpp.polytechnique.fr
https://www.lpp.polytechnique.fr/-Services-d-Observation
OSU partenaire : OMP

2.20. SNO "Mars 2020 / SuperCAM"

L’objectif de la mission Mars2020 est la recherche de traces d’une vie passée à la surface de Mars, suite à la découverte de l’habitabilité de Mars par la mission Curiosity. Lancée en juillet 2020, elle se posera sur la planète rouge en février 2021 et ses opérations se poursuivront, dans un premier temps, jusqu’en août 2023. Mars2020 consiste en un rover pourvu de nombreux instruments scientifiques, permettant de fournir des mesures de la surface de Mars ainsi que de préparer les futures missions de retour d’échantillons. L’instrument SuperCam a été conçu comme la continuité de l’instrument ChemCam, qui est un succès à bord du robot Curiosity. En plus de la technique LIBS (“Laser-Induced Breakdown Spectrometry”) utilisée par ChemCam et permettant de connaitre la composition chimique de la cible, SuperCam utilisera la spectrométrie Raman ainsi que la spectrométrie infrarouge afin de connaitre la minéralogie des sols et roches à la surface de Mars. Une caméra couleur donnera le contexte morphologique des mesures de chimie. L’objectif de SuperCam est de détecter des sources potentielles de bio-signatures (“PBS” - Potential BioSignatures), en combinant différentes techniques analytiques. SuperCam est constitué de trois parties : le “body unit”, localisé dans le corps du rover, le “mast unit” en haut du mât, et les cibles de calibration localisées sur le rover. Le Mast Unit est fourni par l’IRAP (co-PI S. Maurice) sous maitrise d’ouvrage CNES, alors que le Body Unit est fourni par le laboratoire de Los Alamos aux Etats-Unis (co-PI R. Wiens). L’université de Valladolid en Espagne est responsable du montage des cibles de calibration sur le rover, après leur fabrication en France.

OSU porteur : Observatoire Midi-Pyrénées
Responsable national SNO2 "Mars 2020 / SuperCAM" : Sylvestre Maurice / IRAP
OSU partenaires : OSUG – OSUNA – OVSQ - Observatoire de Paris – OSUPS - OASU
Contact local : Thierry Fouchet / LESIA
Thierry.Fouchet chez observatoiredeparis.psl.eu

2.21. SNO "MMX/MIRS"

MIRS (MMX InfraRed Spectrometer) est un spectromètre imageur à bord de la mission MMX. La mission MMX (Martian Moon eXploration) de la JAXA est la première mission de retour d’échantillons du satellite Phobos. Elle prévoit également une exploration du système de la planète Mars. L’objectif principal de la mission est de déchiffrer l’origine des lunes martiennes, ce qui fournira des informations importantes sur la formation des planètes et sur les conditions d’apparition de l’eau sur les planètes de type terrestre.

MMX sera lancée en septembre 2024 vers le système martien pour ramener des échantillons de la surface de Phobos, effectuer des observations détaillées de Phobos et de Deimos et surveiller le climat de Mars. La mission effectuera un voyage aller-retour en cinq ans, avec retour sur Terre des échantillons de Phobos en juillet 2029. La sonde arrivera dans le système de Mars en août 2025. Elle restera trois ans sur des orbites quasi-satellitaires (QSO) autour de Phobos à différentes altitudes pour sélectionner les sites d’échantillonnage et d’atterrissage.

MIRS permettra d’étudier la composition de Phobos, Deimos et de caractériser les variations temporelles dans l’atmosphère de Mars. Il sera également un instrument fondamental pour contribuer à la sélection des deux sites de collecte des échantillons sur la surface de Phobos.

Ce service est dédié aux i) développement et réalisation de l’instrument de la phase C jusqu’à la livraison (mars 2023), ii) calibration au sol, iii) tests et étalonnage en vol, iii) préparation data processing iv) préparation segment sol, v) opérations en vol du spectromètre imageur MIRS (très complexes à cause des orbites de MMX) et vi) modélisation de la surface de Phobos

OSU porteur : Observatoire de Paris
Responsable national SNO2 "MMX / MIRS" : Antonella Barucci / LESIA
Antonella.Barucci chez observatoiredeparis.psl.eu
OSU partenaires : OVSQ - PYTHEAS - OASU - OMP

2.22. SNO "PLATO"

La mission PLAnetary Transits and Oscillations of stars, PLATO, est la mission M3 du programme Cosmic Vision de l’ESA dont le lancement est prévu fin 2026. PLATO détectera et caractérisera des milliers d’exoplanètes de toutes tailles, dont plusieurs dizaines semblables à la Terre, ainsi que leurs étoiles hôtes. L’atout de PLATO est que l’étude des transits planétaires sera non seulement couplée à la sismologie de l’étoile hôte, mais aussi à des mesures complémentaires réalisées par des spectrographes au sol. Chacune de ces méthodes permettant de mesurer des paramètres différents, il sera possible d’analyser avec précision les propriétés de ces systèmes.
Plusieurs laboratoires français contribuent de façon importante à la réalisation de l’instrument mais surtout à la préparation de la mission au niveau du centre de mission, le PLATO Data Center (PDC) et de la préparation scientifique associée (PSM).

1. Les participations françaises concernant le système et la charge utile sont :
   • Le LESIA (Observatoire de Paris) fournit le logiciel vol des N-DPU et assure un rôle de conseil de niveau système instrument au sein du DPS.
   • Le CEA Saclay fournit un prototype numérique des F-FEE.
   • L’IAS (Orsay) assure les essais thermiques d’étalonnage des caméras et la validation de leurs performances.
2. les contributions françaises au sein du Centre de Données PLATO (PDC) se déclinent comme suit :
   • Pipeline L0 - L1 :
     • Le LESIA est responsable de l’étude et la définition des algorithmes scientifiques des chaînes de traitement bord et sol pour la production des courbes de lumière prêtes à l’analyse scientifique. Ce travail inclut la définition détaillée des algorithmes ainsi que la fourniture des codes prototypes et jeux de tests associés ;
     • Le LESIA et l’IRAP participent au développement des procédures de test des différents modules du pipeline à partir de données simulées
   • Pipeline exoplanètes en charge produire les listes de transits et leurs caractéristiques : le LAM assure le développement et la fourniture de logiciels de détection, d’estimation des paramètres des systèmes planétaires et la gestion des performances de l’ensemble du pipeline ;
   • Analyses stellaires : l’IAS est responsable du Système d’Analyses Stellaires qui est chargé de la production et de la validation des paramètres stellaires dérivés à partir des courbes de lumière L1 et des données auxiliaires (paramètres sismiques, paramètres relatifs à l’activité stellaires, paramètres fondamentaux). Le CEA et l’IRAP contribuent à certains WP ;
   • Outils en support aux analyses de données : le LAM est responsable du développement et de la fourniture des outils de contrôle des sorties du pipeline exoplanètes (visualisation, et outils de ré- analyse si nécessaire) ;
   • Base de données ancillaire : le LAM est responsable de la définition et de la réalisation de la base de données qui va rassembler toutes les données auxiliaires, c’est à dire autres que le catalogue d’entrée plus les données de suivi et les produits associés.
3. Le LESIA est représenté dans le PLATO Calibration and Operation Team. Ce groupe coordonne le travail des différentes équipes du consortium PLATO concernées par la calibration sol et vol de l’instrument. Il s’assure que les calibrations prévues répondent aux besoins scientifiques et que celles-ci fourniront lors des opérations les entrées nécessaires pour les chaînes de traitements bord et sol.
4. Le PLATO Science Management assure le développement des méthodes et algorithmes, la préparation du catalogue d’entrée et identifie les besoins en termes de suivi sol. Il est placé sous la coordination Anglaise.
   Les responsabilités françaises sont réparties sur plusieurs types d’activités. Plus précisément, les principales contributions françaises sont les suivantes :
   • Le LESIA porte la responsabilité générale de la préparation scientifique dans le domaine de la physique stellaire ;
   • L’IAS, le CEA, l’IRAP, l’OCA et le LUPM contribuent également à plusieurs aspects de la préparation en physique stellaire ;
   • Le LAM est responsable du développement des procédures pour établir la liste des priorités parmi les candidats exoplanètes. Il a également la responsabilité de WPs pour la caractérisation des cibles pour la construction du catalogue d’entrée, ainsi que d’un WP du follow-up relatif à la caractérisation des systèmes exoplanétaires ;
   • Le CEA, l’OCA, l’IAP et l’IMCCE ont la responsable de WPs dans la partie Exoplanet Science.

OSU porteur : Pythéas
Responsable national SNO2 "PLATO" : Magali Deleuil / LAM
OSU partenaires : Observatoire de Paris – OSUPS – OSU AIM – OMP - OREME
Contact local : MarieJo Goupil / LESIA
MarieJo.Goupil chez observatoiredeparis.psl.eu

2.23. SNO "SKATE"

Le service d’observation SKATE a pour objet de servir le très fort intérêt manifesté par la communauté scientifique française pour SKA1 et de tirer parti de nos investissements dans les « éclaireurs » de SKA, en développant dans un même cadre les tâches de service qui préparent SKA, celles qui concernent ses précurseurs et éclaireurs, principalement LOFAR et NenuFAR, tout en favorisant les synergies et en mettant en valeur les tâches transverses.
Le contexte : SKA sera un observatoire très puissant mais complexe à utiliser dans certains de ses modes d’observation, et les utilisateurs auront accès aux données principalement au travers de centres de données régionaux (SKA Regional Centers, SRC). Par ailleurs, la communauté française a accès aux précurseurs et éclaireurs de SKA : LOFAR via l’International LOFAR Telescope auquel la France participe, mais aussi ASKAP et MeerKAT. Enfin, NenuFAR, un investissement national important, est en fin de développement tout en commençant ses opérations et son exploitation scientifique (« Early Science »).
SKATE fournit un cadre commun pour le développement de l’instrumentation, la formation et le support à la communauté, ainsi que le développement des outils pour SKA1 et le SRC européen qui constitueront des contributions françaises à SKA1 et au SRC. Il permet aussi des évolutions des tâches de service des personnels CNAP.
Les 6 tâches de service identifiées dans SKATE sont :
1) le développement d’instrumentation pour NenuFAR et SKA1,
2) la gestion de la station française (FR606) de LOFAR, de NenuFAR, et la gouvernance SKA-France,
3) l’opération de stations d’observation : FR606, NenuFAR,
4) le support aux utilisateurs pour FR606, LOFAR, NenuFAR, et les autres éclaireurs, et la définition du soutien à apporter aux utilisateurs de SKA notamment dans le cadre du futur SKA Regional Center européen,
5) la mise à disposition des données de FR606 en mode local et de NenuFAR (contrôle qualité, archivage, accès) et la préparation de la participation française au SKA Regional Center,
6) le développement d’outils algorithmiques et méthodologiques pour SKA et ses éclaireurs, ainsi que pour le SKA Regional Center européen. La plupart de ces outils sont transverses à SKA et aux éclaireurs, et leur développement et utilisation sur les éclaireurs est essentielle pour les valider comme contribution à SKA et au SRC.

OSU porteur : Observatoire de Paris
Responsable national SNO2 "SKATE" : Benoit Semelin / LERMA & Jean-Mathias Griessmeier / LPC2E
benoit.semelin chez observatoiredeparis.psl.eu
Jean-Mathias.Griessmeier chez cnrs-orleans.fr
OSU partenaires : OSUC - OASU – OCA – OMP - OSUPS

2.24. SNO "Solar Orbiter"

Description de la mission Solar Obiter
Solar Orbiter est une mission de l’ESA qui permet de faire des progrès notables dans notre connaissance du Soleil et de l’Héliosphère interne en suivant simultanément les deux voies stratégiques suivantes :

• Mesures in-situ dans le vent solaire à des distances jamais atteintes auparavant avec une instrumentation dédiée (périhélie minimum prévu de 0.28 unité astronomique, à savoir entre 60 rayons solaires de la surface) ;
• Observations à distance du Soleil avec, entre autre, la meilleure résolution spatiale jamais atteinte (70 km/pixel).
  Initialement proposé en 1998 dans le programme "Horizon 2000+" de l’ESA, Solar Orbiter devrait être lancé en Février 2019. Projet structurant d’un grand nombre de laboratoires de physique solaire et héliosphérique en Europe et au-delà, Solar Orbiter fédère l’ensemble des communautés SOHO et Ulysse dont elle regroupe les attentes scientifiques.

Objectifs scientifiques de la mission Solar Orbiter

Les objectifs scientifiques de Solar Orbiter couvrent un grand nombre des questions fondamentales de la physique du Soleil et de l’Héliosphère interne qui restent d’actualité. Ces questions sont :

• comment le champ magnétique émerge-t-il de l’intérieur et quel est son impact sur l’atmosphère solaire ?
• quels sont les mécanismes impliqués dans la formation de la couronne et du vent solaire ?
• quels sont les processus physiques expliquant l’activité éruptive du soleil ?

En ce qui concerne le vent solaire, la couverture héliocentrique inédite permettra d’aborder les problèmes de transport d’énergie dans ce milieu faiblement collisionnel. Plus particulièrement, Solar Orbiter abordera le problème du "chauffage" du vent solaire, dont l’écoulement, à mi-chemin entre une expansion adiabatique et une expansion isotherme, demeure inexpliqué.
Solar Orbiter permettra également d’étudier les éruptions solaires, épisodes de libération brutale d’énergie à la surface du Soleil, et les injections de particules énergétiques qui y sont associées. L’orbite de la sonde permettra des périodes d’observation en co-rotation quasi-synchrone avec le Soleil. Ceci fournira l’occasion, grâce au couplage instrumental entre mesures in-situ et télédétection, de séparer, pour la première fois, les phénomènes spatiaux des phénomènes temporels.

Participations françaises
La communauté française est fortement impliquée sur Solar Orbiter avec deux PI (RPW & SPICE), deux co-PI (SWA/PAS, EUI), plusieurs autres participations à la charge utile (STIX, PHI) et 63 CoIs ( 14% des effectifs). Cette forte participation se traduit par les activités suivantes dans le cadre du Service National d’Observation Solar Orbiter.

Radio and Plasma Waves : L’équipe intégrée LESIA/CNES a été responsable du design, de la fabrication et de la livraison de l’instrument RPW (PI M. Maksimovic). Le LPC2E (Lead CoI M. Kretzschmar) a fourni les capteurs magnétiques "Search-Coils" et le LPP (Lead CoI T. Chust) le récepteur LFR couvrant la gamme DC-10 KHz. Durant la phase d’exploitation, le LESIA est responsable :
– des opérations : préparation des commandes à envoyer à l’instrument via l’ESOC, préparation des modes scientifiques en fonction de la télémétrie instantanée, surveillance des données "Housekeeping" (bonne santé, températures, modes …) etc…
– de la mise en place de la chaine de traitement des données de RPW : récupération des données brutes et production des données étalonnées, redistribution de ces dernières vers les CoIs scientifiques et l’ESA (ESAC) pour mise à disposition à la communauté scientifique. Production des données à valeur ajoutée.
Le SNO s’appuie sur le ROC (RPW Opération Center, CdP X. Bonnin) qui a la charge des activités ci-dessus et bien sûr sur le LPC2E et le LPP qui ont le rôle de fourniture des programmes de traitement des sous-systèmes dont ils ont la responsabilité.

Solar Wind Analyser / Proton-Alpha Sensor : La suite SWA de la mission Solar Orbiter comprend l’instrument PAS, conçu et fabriqué à l’IRAP (co-PI P. Louarn) et l’instrument EAS (voir ci-dessous). L’instrument SWA-PAS mesure les protons du vent solaire, la composante ionique principale du vent solaire. Outre l’ensemble des tâches relatives à l’étalonnage de l’instruments, au sol et en vol, le service concerne la préparation et le suivi de ses opérations durant toute la durée de la mission, la programmation de ses différents modes et leur optimisation par rapport aux objectifs scientifiques. Il s’agit aussi d’évaluer et de quantifier le vieillissement des détecteurs, modifier les réglages de l’instrument pour compenser ses évolutions, recalculer et adapter les matrices de calibration pour minimiser les effets différentiels entre détecteurs.

Solar Wind Analyser / Electron Analyser Sensor : L’électronique et le capteur de détection de l’instrument EAS ont été conçus et fabriqués par le LPP (Lead CoI M. Berthommier). Cet instrument mesure les fonctions de distribution 3D des électrons du vent solaire dans la gamme d’énergie s’étendant de 1 eV à 5 keV). Tout comme pour SWA-PAS, le service concerne la préparation et le suivi de ses opérations durant toute la durée de la mission, ainsi que le suivi des paramètres de calibration de l’instrument et leur évolution au cours de la mission.

Extreme Ultraviolet Imager : (CoPi F. Auchère). Les activités liées au SNO sont les suivantes : Suivi technique et scientifique du bon fonctionnement de l’instrument en vol.
Préparation des programmes d’observation de l’instrument conformément aux objectifs scientifiques définis pour chaque orbite par le SWT. Suivi des performances de l’instrument en vol et si nécessaire correction des données et ou des logiciels d’analyse. Transfert des données au centre MEDOC.

SPectral Imaging of the Coronal Environment : le service consistait initialement au développement d’un sous-système de SPICE (le réseau et sa monture) effectué en sous-traitance sous responsabilité de l’ESA (instrument dit "facility instrument"). Après la recette en vol le consortium SPICE sera mené par l’IAS (PI F. Auchère). Durant la phase d’exploitation, l’IAS est responsable :

• des opérations de l’instrument et du développement des logiciels nécessaires à leur planification ;
• de la mise en place de la chaine de traitement des données de SPICE.

X-ray Spectrometer Telescope : la participation française implique le CEA (CoIs O.Limousin, A. Meuris et S. Brun) pour la fourniture de micro-détecteurs CALISTE et le LESIA (Co-I Nicole Vilmer) pour le segment sol (développement d’une interface d’accès aux données et de logiciel de traitement) et l’exploitation scientifique après lancement.

Polarimetric and Helioseismic Imager :

OSU porteur : OSU Paris-Saclay
Responsable national SNO2 " Solar Orbiter" : Alain Abergel / IAS
frederic.auchere chez universite-paris-saclay.fr
OSU partenaires : OSUC – OSU AIM - Observatoire de Paris – OMP

2.25. SNO "SVOM"

Outre l’implication scientifique d’une partie de ses chercheurs, le laboratoire GEPI de l’Observatoire de Paris a la responsabilité, au sein du segment sol français de SVOM (FSGS), d’un module du pipeline pour le traitement des données VHF de l’instrument VT à bord de SVOM. La tâche de service vise les aspects suivants :

• Conception, développement, tests, validation et livraison des algorithmes ;
• Développement des simulations et des recettes de validation permettant de tester le logiciel.
  La sortie la plus importante de ce logiciel est la localisation de la rémanence du sursaut dans le domaine visible qui, grâce à sa précision, est fondamentale pour effectuer des observations de suivi avec un grand télescope au sol pour déterminer le décalage spectral du sursaut gamma. L’algorithme utilisera la liste des positions et des grandeurs des sources lumineuses téléchargées via le réseau VHF et traitées au sein du FSGS. Les points clés à réaliser sont le recoupement avec les catalogues (qui seront toujours mis à jour au fur et à mesure que de nouveaux catalogues seront disponibles dans les années à venir) et la définition de critères permettant de distinguer la contrepartie visible du sursaut des autres sources transitoires éventuellement présentes dans la boite d’erreur de la rémanence détectée par le télescope MXT. Ces aspects sont particulièrement exigeants car les catalogues disponibles peuvent ne pas être aussi profonds que les données SVOM, et différentes informations sont nécessaires pour sélectionner l’objet transitoire correct.

OSU porteur : OSU AIM
Responsable national SNO2 "SVOM" : Bertrand Cordier / AIM
OSU partenaires : PYTHEAS – OMP – ObAS - OREME - Observatoire de Paris - IAP
Contact local : Susanna Vergani / GEPI
Susanna.Vergani chez observatoiredeparis.psl.eu

2.26. SNO "VISTA / 4MOST"

4-metre Multi-Object Spectroscopic Telescope (4MOST) est un instrument à fibres dédié aux sondages spectroscopiques, actuellement en développement pour le télescope VISTA de l’Observatoire Européen Austral (ESO). Avec son champ de vue très étendu (4 degrés carrés), un haut pouvoir de multiplexage (2400 objets observables simultanément), et une haute résolution spectrale (entre 5000 et 20000), 4MOST est conçu pour l’étude détaillée des étoiles de notre galaxie ainsi que d’un très grand nombre (de l’ordre de plusieurs millions) de sources extragalactiques. En tant que tel, 4MOST sera complémentaire des observatoires spatiaux européens comme Gaia, Euclid et e-Rosita. Les données prises par l’instrument seront mises directement à disposition de la communauté, sous une forme brute puis sous une forme réduite.
Après la phase A le GEPI a gardé seulement une place dans le lot-de-travail science et en particulier le relevé « Milky Way Halo High-Resolution ». Comme partenaire mineur le GEPI a droit à la participation de deux chercheurs permanents, avec leurs étudiants et post-docs, au relevé.

OSU porteur : Observatoire des Sciences de l’Univers de Lyon
Responsable national SNO2 "VISTA / 4MOST" : Johan Richard / CRAL
OSU partenaire : Observatoire de Paris
Contact local : Piercarlo Bonifacio / GEPI
Piercarlo.Bonifacio chez observatoiredeparis.psl.eu

2.27. SNO "VLT / MOONS"

MOONS est un spectrographe optique et proche infrarouge multi-objets pour le VLT. La conception de base se compose de 1024 fibres sur un champ de vue de 500 arcmin2. La couverture de longueur d’onde est de 0.65um-1.8um et deux résolutions sont proposées. Au sein du consortium, nous sommes responsables de trois lots de travail, les deux premiers sont instrumentaux, les WP Fibres et WP Shutter/Cooling et le troisième est logiciel, le pipeline de réduction des données (DRS).
Les tâches de service associées au projet sont : le travail sur le DRS, la préparation des Survey scientifiques (300 nuits de temps garanti) et la future base de données MOONS. Dix groupes de travail sont en train de définir les futurs surveys et huit groupes techniques les outils.
Le travail de préparation des surveys est en train de définir la future base de données, deux groupes travaillent dans la structures de Data Flow (extragalactique) et Archiving Science products (Stellaire)

OSU porteur : Observatoire de Paris
Responsable national SNO2 "VLT / MOONS" : Hector Flores / GEPI
Hector.Flores chez observatoiredeparis.psl.eu

Dernière modification le 8 avril 2024