CASSINI / RPWS-KRONOS au LESIA
CASSINI / RPWS-KRONOS au LESIA
L'expérience RPWS (Radio and Plasma Wave Science) est une collaboration de l'Université d'Iowa (P.I.: D. Gurnett), du LESIA/Meudon, du CETP/Vélizy, du Goddard Space Flight Center de la NASA, de l'Université de Minnesota, de l'Institut de Recherche Spatiale d'Uppsala, de l'Université de Sheffield, et du Space Research Institute de Graz.
La mission Cassini–Huygens a été lancée le 15 octobre 1997. C’est une mission couplée NASA–ESA destinée à l’exploration de Saturne et de son environnement. Elle est entré en orbite autour de Saturne le 1er juillet 2004. La sonde Cassini–Huygens est atypique à de nombreux points de vues. Elle est la plus grosse sonde jamais envoyée dans l’espace (6 tonnes dont la moitié de carburant, 4 mètres de diamètre, 12 mètres de long). Elle emporte avec elle 18 expériences destinées à étudier Saturne, ses anneaux, sa magnétosphère, ses satellites et plus particulièrement Titan. La contribution de l’ESA est concentrée dans le module Huygens qui porte 6 des 18 expériences et qui est consacré à l’étude du satellite Titan. Ce module a été largué le 25 décembre 2004 pour plonger dans l’atmosphère de Titan le 14 janvier 2005, avec le succès que l'on sait.
Le voyage de la Terre à Saturne aura duré un peu moins de 7 ans. Il aurait été impossible d’envoyer un engin de la masse de Cassini directement de la Terre à Saturne en si peu de temps. Aucune fusée n’aurait été assez puissante pour lui donner l’impulsion suffisante. La route de Cassini–Huygens a donc été jalonnée de rencontres planétaires qui ont été utilisées pour accélérer la sonde par effet de fronde gravitationnelle. Cassini–Huygens a survolé Vénus deux fois (les 26 avril 1998 et 24 juin 1999), la Terre (le 18 août 1999) et enfin Jupiter (le 30 décembre 2000). Ces survols furent autant d’occasions de tester les instruments avant l’arrivée à Saturne. Plus particulièrement, le survol de Jupiter a permis pour la première fois des observations simultanées dans l’environnement jovien depuis deux sondes spatiales : Cassini–Huygens et Galileo.
L’instrument qui nous intéresse est le récepteur haute fréquence (HFR) de l’expérience RPWS (Radio and Plasma Wave Science) nommé par la suite RPWS/HFR. L’expérience RPWS est composée d’une série d’antennes et de senseurs qui peuvent être reliés à différents récepteurs. On dénombre ainsi 3 antennes électriques de 10m (dont 2 peuvent être couplées en un dipôle), un détecteur de champ magnétique triaxial et une sonde de Langmuir. Ils sont tous associés à des préamplificateurs spécifiques permettant d’ajuster les niveaux de sorties des senseurs aux niveaux d’entrées des récepteurs. Les mesures sont enregistrées à l’aide de 5 récepteurs :
Les mesures issues de ces 5 récepteurs sont transmises au DPU (Digital Processing Unit). Le DPU se charge de la partie numérique du traitement des données, sauf pour HFR qui intègre son propre DSP (processeur de traitement du signal). Le DPU prend aussi en charge l’interface avec les modules de télémesure de la sonde.
Le récepteur RPWS/HFR est un récepteur radio sophistiqué permettant l’acquisition de données spectrotemporelles dans la gamme 3.5kHz-16.125MHz. Ce récepteur a été conçu puis construit au pôle plasma du LESIA (Laboratoire d’Études Spatiales et d’Instrumentation en Astrophysique), anciennement DESPA (Département de Recherches Spatiales), à l’Observatoire de Paris–Meudon. Il a hérité des techniques déjà développées dans ce laboratoire pour les récepteurs radio URAP (embarqué sur la sonde Ulysses) et Waves (embarqué sur la sonde WIND).
Une des particularités du récepteur HFR-Kronos réside dans sa capacité à effectuer des mesures goniopolarimétriques. Cela permet aux chercheurs de pouvoir retrouver, à chaque instant, la direction d'arrivée de l'onde (et donc la direction dans laquelle se trouve la région d'émission), le flux de l'onde et son état de polarisation (qui donne des informations sur les processus d'émissions). Le fait que ce type d'analyse soit possible sur des mesures instantannées (la précision temporelle est de l'ordre de quelques dizaines de millisecondes) est nouveau pour le domaine radio : le récepteur URAP de la sonde Ulysses permettait de faire de telles mesures, mais seulement en utilisant au moins 12 secondes de données successives (il fallait donc que l'émission observée reste stable pendant cette période).
Pour une présentation plus détaillée, c’est par ici.
RPWS et son récepteur haute fréquence HFR-Kronos est la première expérience de Cassini à avoir fonctionné, durant environ 30 heures, 9 jours après le lancement de Cassini (le 15 Octobre 1997). Le but premier était de surveiller le déploiement des antennes électriques, 3 monopôles de 10 m de long, mais des données scientifiques ont également été collectées. Le déploiement et le fonctionnement de l'instrument se sont normalement déroulés.
Les données collectées montrent le rayonnement kilométrique terrestre (AKR) dans la gamme 100-300 kHz, un sursaut basse fréquence entre ~30 et 70 kHz), et une bouffée d'ondes de Langmuir vers 20 kHz. L'émission décamétrique de Jupiter a aussi été détectée dans la gamme 2-12 MHz.
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| AKR observé par RPWS-KRONOS après déploiement |
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