Le satellite Planck a achevé sa mission

Mercredi, 23 octobre 2013

Après 1554 jours dans l’espace, le satellite Planck a achevé ses observations le 14 août 2013. Si l’instrument haute fréquence HFI, réalisé sous la maitrise d’œuvre de l’IAS (CNRS/Université Paris Sud) à Orsay, a cessé de prendre des mesures le 14 janvier 2012, l’instrument basse fréquence a pu travailler près de 600 jours supplémentaires car sa température de fonctionnement est bien plus élevée. Reste à “garer” le satellite dans le système solaire avant de lui dire adieu, cette maneouvre sera réalisée le 23 octobre.

Vue d'artiste du satellite Planck. Crédits : ESA/AOES Medialab Le satellite Planck avait à son bord deux instruments, LFI et HFI, qui observaient le ciel dans le domaine radio pour le premier, dans le domaine submillimétrique et infrarouge lointain pour le second. HFI a été réalisé sous la maitrise d’œuvre de l’IAS à Orsay. Planck a donné ses premiers résultats cosmologiques en avril 2013, avec l’image la plus fine jamais obtenue du rayonnement fossile.

Les détecteurs de l’instrument HFI ne peuvent fonctionner qu’à la température extrême de -273.05°C, soit seulement 0.1 degré au dessus du zéro absolu. Le système de réfrigération permettant d’atteindre cette température extrême consomme des gaz bien particuliers dont les réserves embarquées ont été épuisées début 2012 et l’instrument HFI a été arrêté, après une mission réussie et une durée de fonctionnement bien supérieure aux exigences.

Arrêté, pas complètement. Certes le dernier étage cryogénique (le plus froid à 0.1K) avait cessé de fonctionner - entraînant la fin des mesures scientifiques de HFI, mais l’étage à 4 Kelvin qui maintient la température des cornets de HFI - mais aussi fournit la température de référence de l’instrument LFI fonctionnait toujours, ainsi que l’étage à 20 Kelvin qui permet aux radiomètres de fonctionner dans des conditions optimales. L’instrument basse fréquence a donc pu continuer ses observations.

Huit ciel pour LFI

Le meilleur compromis entre objectifs scientifiques et coût d’exploitation était de prolonger la mission jusqu’au 14 août 2013 afin de permettre à LFI de réaliser huit cartographies complètes du ciel (au lieu de presque cinq pour HFI).

Ces huit cartes indépendantes permettent de multiples combinaisons : les chercheurs peuvent alors d’une part réduire le bruit de la mesure, d’autre part contrôler très finement la réponse instrumentale. Ainsi, la qualité des cartes à 30, 50 et 70 GHz de la mission complète sera bien supérieure à celle de la mission nominale qui ne comptait que deux couvertures complètes du ciel.

La fin de LFI signe la fin de Planck

Les astrophysiciens ont à présent toutes les données à leur disposition, la partie scientifique de la mission est achevée.
Restent quelques mois de travail pour les ingénieurs de l’ESA. En effet le satellite est sur une orbite pseudo-stable autour d’un point d’équilibre instable – le point de Lagrange L2 du système Soleil-Terre. On ne peut le laisser à cet endroit sans effectuer régulièrement des manœuvres. Il est aussi plus prudent de laisser la place aux futurs satellites. Il faut donc le diriger vers son orbite de “satellite à la retraite”. Cette manoeuvre est prévue le 23 octobre.

De longs mois d’analyse scientifique

La fin des observations du satellite ne signifie pas la fin de l’analyse scientifique. Après avoir publié une trentaine d’articles scientifiques en avril 2013 sur les 15 premiers mois de données, le consortium Planck travaille à la prochaine fournée de résultats cosmologiques, vers mi-2014, portant sur les 29 mois d’opération commune HFI et LFI.

Un consortium de laboratoires

Les laboratoires français ont joué un rôle crucial dans la conception, le développement et la maîtrise d'œuvre de l'instrument HFI (High Frequency Instrument), avec le soutien du CNES, du CNRS et des universités. En particulier :

•    l'Institut d'Astrophysique Spatiale (IAS-CNRS/Université Paris-Sud, OSU/INSU) a joué le rôle principal en assurant la conception initiale et la responsabilité scientifique et technique de l'instrument. Il a de plus assuré l'intégration et les tests de l'instrument fini, et est responsable des opérations en vol de HFI. L’investigateur principal est Jean-Loup Puget ;

•    l'Institut d'Astrophysique de Paris (IAP-CNRS/Université Pierre et Marie Curie, OSU/INSU) il  héberge le centre de traitement des données et est responsable de cette activité ;

•    le Centre de recherches sur les très basses températures, aujourd'hui Institut Néel (CNRS) et le Laboratoire de Physique Subatomique et Cosmologie (LPSC-CNRS/Université Joseph Fourier/Grenoble INP) ont joué un grand rôle dans le développement de la cryogénie à respectivement 0,1K et 20 K ;

•    le Centre d'Etudes Spatiales des Rayonnements (CESR-CNRS/Université Paul Sabatier, OMP-OSU/INSU) dans celui de l'électronique de lecture des détecteurs ;

•    le Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire (LAL-CNRS/Université Paris-Sud 11) dans celui de l'ordinateur de bord de l’instrument ;

•    le laboratoire AstroParticule et Cosmologie (APC-CNRS/Université Paris-Diderot/CEA/Observatoire de Paris) dans le développement de moyens de tests ;

•    l'Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG-CNRS/Université Joseph Fourier, OSUG-OSU/INSU) et le Laboratoire d'Etudes du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique (LERMA-CNRS/Observatoire de Paris/Université Cergy-Pontoise/Université Pierre et Marie Curie/Ecole Normale Supérieure), ont apporté leur expertise dans la modélisation de l'instrument.

Pour en savoir plus: 

- site grand public en français: http://www.planck.fr

- site grand public en anglais: http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Planck

- articles scientifiques Planck:
 http://www.sciops.esa.int/index.php?project=PLANCK&page=Planck_Published_Papers

- produits Planck (images, catalogues, etc..):
http://www.sciops.esa.int/index.php?page=Planck_Legacy_Archive&project=planck

- un des petits séminaires de revue donné en français à l'IOGS en juin 2013:
 http://www.youtube.com/watch?v=w0qiOBhwi-g&list=PLW1LMV6eX05vCaFrGLYEKd8qnCEb_dqHQ&index=1

Contact(s):
  • Jean-Loup Puget, Institut d'Astrophysique Spatiale (IAS-CNRS/Université Paris-Sud))
    puget [at] ias [dot] fr, 01 69 85 86 65
  • François Bouchet, Institut d'Astrophysique de Paris (IAP-CNRS/UPMC)
    bouchet [at] iap [dot] fr, 01 44 32 80 95

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