Euclide (engin spatial) - Euclid (spacecraft)

Euclide
Rendu d'Euclide
Vue d'artiste d' Euclide
Noms Dark Universe Explorer (DUNE)
Spectroscopic All Sky Cosmic Explorer (SPACE)
Type de mission Astronomie
Opérateur ESA
Site Internet sci.esa.int/euclid
www.euclid-ec.org
Durée de la mission 6 ans (nominal)
Propriétés du vaisseau spatial
Fabricant Thales Alenia Space (principal)
Airbus Defence and Space (module de charge utile)
Lancer la masse 2 160 kg (4 760 livres)
Masse de la charge utile 848 kg (1 870 livres)
Dimensions 4,5 m × 3,1 m (15 pi × 10 pi)
Début de mission
Date de lancement juillet–décembre 2022
Fusée Soyouz ST-B / Fregat-MT ou
Ariane 62
Site de lancement Centre Spatial Guyanais, Kourou , ELS
Prestataire Arianespace
Paramètres orbitaux
Système de référence Soleil–Terre L 2
Régime Orbite de halo
Altitude de périapse 1 150 000 km (710 000 mi)
Altitude d'apoapsis 1 780 000 km (1 110 000 mi)
Époque Prévu
Télescope principal
Taper Télescope Korsch
Diamètre 1,2 m (3 pi 11 po)
Distance focale 24,5 m (80 pi)
Longueurs d'onde De 550  nm ( vert )
à 2  µm (proche infrarouge )
Transpondeurs
Bande Bande X (support TT&C)
Bande K (acquisition de données)
La fréquence 8,0-8,4 GHz (bande X)
25,5-27 GHz (bande K)
Bande passante Quelques kbit/s down & up (bande S)
55 Mbit/s (bande K)
Logo de la mission Euclide
L'insigne d'astrophysique de l'ESA pour la mission Euclid .
JUS  →
 

Euclid est un télescope spatial visible à proche infrarouge actuellement en cours de développement par l' Agence spatiale européenne (ESA) et le Consortium Euclid. L'objectif de la mission Euclid est de mieux comprendre l'énergie noire et la matière noire en mesurant avec précision l' accélération de l'univers . Pour y parvenir, letélescope de type Korsch mesurera les formes des galaxies à différentes distances de la Terre et étudiera la relation entre la distance et le décalage vers le rouge. L'énergie noire est généralement acceptée comme contribuant à l'accélération accrue de l'univers en expansion, donc comprendre cette relation aidera à affiner la façon dont les physiciens et les astrophysiciens la comprennent. La mission d'Euclide fait progresser et complète le télescope Planck de l'ESA(2009 à 2013). La mission porte le nom du mathématicien grec Euclide d'Alexandrie .

Euclid est une mission de classe moyenne ("classe M") et fait partie de la campagne Cosmic Vision du programme scientifique de l'ESA . Cette classe de missions a un plafond budgétaire ESA d'environ 500 millions d'euros. Euclid a été choisi en octobre 2011 avec Solar Orbiter , parmi plusieurs missions concurrentes. Le lancement est actuellement prévu entre juillet et décembre 2022.

Objectifs et méthodes scientifiques

Euclid sondera l'histoire de l' expansion de l'univers et de la formation des structures cosmiques en mesurant le décalage vers le rouge des galaxies jusqu'à une valeur de 2, ce qui équivaut à un retour de 10 milliards d'années dans le passé. Le lien entre les formes galactiques et leur décalage vers le rouge correspondant aidera à montrer comment l'énergie noire contribue à l'accélération accrue de l'univers. Les méthodes employées exploitent le phénomène de lentille gravitationnelle , la mesure des oscillations acoustiques baryoniques et la mesure des distances galactiques par spectroscopie .

La lentille gravitationnelle (ou cisaillement gravitationnel) est une conséquence de la déviation des rayons lumineux provoquée par la présence de matière qui modifie localement la courbure de l'espace-temps : la lumière émise par les galaxies, et donc les images observées, sont déformées lorsqu'elles passent à proximité de la matière allongé le long de la ligne de mire. Cette matière est composée en partie de galaxies visibles mais c'est surtout de la matière noire. En mesurant ce cisaillement , la quantité de matière noire peut être déduite, ce qui permet de mieux comprendre comment elle est distribuée dans l'univers.

Des mesures spectroscopiques permettront de mesurer les décalages vers le rouge des galaxies et de déterminer leurs distances à l'aide de la loi de Hubble . De cette façon, on peut reconstituer la distribution tridimensionnelle des galaxies dans l'univers.

A partir de ces données, il est possible de mesurer simultanément les propriétés statistiques concernant la distribution de la matière noire et des galaxies, et de mesurer comment ces propriétés changent à mesure que le vaisseau spatial remonte dans le temps. Des images très précises sont nécessaires pour fournir des mesures suffisamment précises. Toute distorsion inhérente aux capteurs doit être prise en compte et calibrée, sinon les données résultantes seraient d'une utilité limitée.

Vaisseau spatial

Euclid a émergé de deux concepts de mission qui ont été proposés en réponse à l'appel à propositions ESA Cosmic Vision 2015-2025, publié en mars 2007 : DUNE, le Dark Universe Explorer, et SPACE, le Spectroscopic All-Sky Cosmic Explorer. Les deux missions ont proposé des techniques complémentaires pour mesurer la géométrie de l'Univers, et après une phase d'étude d'évaluation, une mission combinée a abouti. Le nouveau concept de mission s'appelait Euclide, en l'honneur du mathématicien grec Euclide d'Alexandrie (~ 300 avant JC) qui est considéré comme le père de la géométrie. En octobre 2011, Euclid a été sélectionné par le comité du programme scientifique de l'ESA pour être mis en œuvre, et le 25 juin 2012, il a été officiellement adopté.

L'ESA a sélectionné Thales Alenia Space , Italie pour la construction du satellite. Euclide mesure 4,5 mètres de long pour un diamètre de 3,1 mètres et une masse de 2160 kg.

Le module de charge utile Euclid est géré par Airbus Defence and Space , Toulouse, France. Il se compose d'un télescope Korsch avec un miroir primaire de 1,2 mètre de diamètre, qui couvre une superficie de 0,5  deg 2 .

Un consortium international de scientifiques, le consortium Euclid, composé de scientifiques de 13 pays européens et des États-Unis, fournira une caméra à lumière visible (VIS) et une caméra/spectromètre proche infrarouge (NISP). Ensemble, ils cartographieront la distribution 3D de jusqu'à deux milliards de galaxies réparties sur plus d'un tiers du ciel. Ces caméras grand format seront utilisées pour caractériser les propriétés morphométriques, photométriques et spectroscopiques des galaxies :

  1. fournir des mesures de faible précision des redshifts, et donc des distances, de plus d'un milliard de galaxies à partir de la photométrie multicolore ( technique de redshift photométrique ) ; et
  2. utiliser un spectromètre pour analyser le spectre de la lumière dans le proche infrarouge (1000–2000 nm), pour acquérir des redshifts et des distances précis de millions de galaxies, avec une précision 10 fois meilleure que les redshifts photométriques, et pour déterminer les oscillations acoustiques baryoniques .

Le bus du télescope comprend des panneaux solaires qui fournissent de l'énergie et stabilisent l' orientation et le pointage du télescope à mieux que 35 millisecondes d'arc . Le télescope est soigneusement isolé pour assurer une bonne stabilité thermique afin de ne pas perturber l'alignement optique.

Modèle d'Euclide

Le système de télécommunications est capable de transférer 850 gigabits par jour. Il utilise la bande Ka pour envoyer des données scientifiques à un débit de 55 mégabits par seconde pendant la période allouée de 4 heures par jour à la station au sol Cebreros parabolique de 35 m en Espagne, lorsque le télescope est visible depuis la Terre . Euclid disposera d'une capacité de stockage embarquée d'au moins 300  Go .

Jalons

La NASA a signé le 24 janvier 2013 un protocole d'accord avec l'ESA décrivant sa participation à la mission. La NASA fournira 20 détecteurs pour l'instrument de bande proche infrarouge, qui fonctionnera en parallèle avec une caméra dans la bande de lumière visible. Les instruments, le télescope et le satellite seront construits et exploités depuis l'Europe. La NASA a également nommé 40 scientifiques américains pour faire partie du consortium Euclid, qui développera les instruments et analysera les données générées par la mission. Actuellement, ce consortium rassemble plus de 1000 scientifiques de 13 pays européens et des États-Unis.

En 2015, Euclid a passé avec succès une revue de conception préliminaire, après avoir réalisé un grand nombre de conceptions techniques ainsi que construit et testé des composants clés.

En décembre 2018, Euclid a réussi son examen critique de la conception, qui a validé le plan global de conception et d'architecture de la mission, et l'assemblage final de l'engin a été autorisé à commencer.

En juillet 2020, les deux instruments (visible et NIR) ont été livrés à Airbus, Toulouse, France pour intégration avec le vaisseau spatial.

Exécution de la mission et données

Euclid sera lancé sur un Soyouz ST-B (ou une Ariane 62, si besoin) depuis le Centre Spatial Guyanais de Kourou. Après un temps de parcours de 30 jours, il sera stabilisé pour parcourir un trajet de Lissajous de grande amplitude (environ 1 million de kilomètres) autour du point Lagrangien Soleil-Terre L2 .

Au cours de sa mission nominale, qui durera au moins 6 ans, Euclide observera environ 15 000 degrés 2 , soit environ un tiers du ciel, en se concentrant sur le ciel extragalactique (le ciel opposé à la Voie lactée ). Le levé sera complété par des observations supplémentaires environ 100 fois plus profondes (2 magnitudes) pointant vers trois champs différents situés à proximité des pôles écliptiques et couvrant 40 degrés 2 . Les trois champs seront régulièrement visités pendant toute la durée de la mission. Ils seront utilisés comme champs d'étalonnage et pour surveiller la stabilité des performances du télescope et des instruments ainsi que pour produire des données scientifiques en observant les galaxies et les quasars les plus éloignés de l'univers.

Pour mesurer un décalage vers le rouge photométrique pour chaque galaxie avec une précision suffisante, la mission Euclid dépend de données photométriques supplémentaires obtenues dans au moins 4 filtres visibles. Ces données seront obtenues à partir de télescopes au sol situés dans les hémisphères nord et sud pour couvrir les 15 000 degrés 2 de la mission. Au total, chaque galaxie de la mission Euclid obtiendra des informations photométriques dans au moins 7 filtres différents couvrant toute la gamme 460-2000 nm.

Environ 10 milliards de sources astronomiques seront observées par Euclide , dont 1 milliard verront leur cisaillement gravitationnel mesuré avec une précision 50 fois plus précise que ce qui est possible aujourd'hui avec des télescopes au sol. Euclid mesurera les redshifts spectroscopiques pour 50 millions d'objets.

L'exploitation scientifique de cet énorme ensemble de données sera réalisée par un consortium dirigé par l'Europe de plus de 1200 personnes dans plus de 100 laboratoires dans 15 pays (Autriche, Belgique, Danemark, Finlande, France, Allemagne, Italie, Pays-Bas, Norvège, Portugal, Roumanie, Espagne, Suisse, Royaume-Uni, Canada et États-Unis). Le Consortium Euclid est également responsable de la construction de la charge utile de l'instrument Euclid ainsi que du développement et de la mise en œuvre du segment sol Euclid qui traitera toutes les données collectées par le satellite. Les laboratoires contribuant au Consortium Euclid sont financés et soutenus par leurs agences spatiales nationales, qui ont également les responsabilités programmatiques de leur contribution nationale, et par leurs structures nationales de recherche (agences de recherche, observatoires, universités). Globalement, le Consortium Euclid contribue à environ 30% du coût budgétaire total de la mission jusqu'à son achèvement.

L'énorme volume, la diversité (espace et sol, visible et proche infrarouge, morphométrie, photométrie et spectroscopie) et le haut niveau de précision des mesures nécessaires exigent un soin et des efforts considérables dans le traitement des données, ce qui en fait un élément essentiel de la mission. L' ESA , les agences nationales et le Consortium Euclid consacrent des ressources considérables à la mise en place d'équipes de chercheurs et d'ingénieurs de haut niveau dans les domaines du développement d'algorithmes, du développement de logiciels, des procédures de test et de validation, de l'archivage et de la diffusion des données. Au total, neuf centres de données scientifiques répartis dans les pays du Consortium Euclid traiteront plus de 10 pétaoctets d'images brutes d'entrée sur 10 ans pour fournir d'ici 2028 une base de données publique de la mission Euclid à la communauté scientifique.

Avec sa large couverture céleste et ses catalogues de milliards d'étoiles et de galaxies, la valeur scientifique des données collectées par la mission dépasse le cadre de la cosmologie . Cette base de données fournira à la communauté astronomique mondiale d'abondantes sources et cibles pour les futures missions telles que JWST , E-ELT , TMT , ALMA , SKA ou LSST .

Les références

Liens externes