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Journées Scientifiques de l’O.C.A. 26 Jan 2005
LA MISSION PICARD
PI: G. Thuilier (SA)
Pierre Assus
Gabrielle Berthomieu
Thierry Corbard
Christian Delmas
Jean-Louis Falin
Fréderic Morand
Janine Provost
Jean-Pierre Rozelot + S. Pireaux (Post-doc CNES), N. Fazel (Thése), C. Damiani-Badache (Stage ENSM)
Journées Scientifiques de l’O.C.A. 26 Jan 2005
Les Objectifs Scientifiques de la mission PICARD
Mieux comprendre le Soleil, l’origine de son cycle d’activité et son influence sur le climat terrestre
Astrométrie solaire Mesurer le diamètre, l’asphéricité et leurs variations au cours du
temps. Valider les mesures au sol et leur précision. Permettre cette étude à cours et long terme (mesures absolues).
Radiométrie Mesurer l’irradiance totale (constante solaire) et établir la
relation: variation du diamètre / variation de l’irradiance. Enregistrer les variations de l’irradiance spectrale UV Influence sur l’ozone et le climat.
Héliosismologie Profiter des observations au limbe pour observer les oscillations
acoustiques de basses fréquences et chercher à détecter les modes de gravité.
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I- Astrométrie: Les séries de CALERN (F. Laclare)
1999
Début
Doraysol
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I- Astrométrie: État actuel des mesures du rayon solaire
Auteurs Lieu Cycle Amplitude (mas)
Periode Meth./Inst.
Ulrich, 1995 Mt Wilson En phase 400 1982-1995 Scanning
Penna et al, 2002 Rio - 0 1998-2000 Astrolabe
Noel, 2003 Santiago En Phase 1000 1991-2002 Astrolabe
Sveshnikov, 2004 En Phase 500 1631-1973 Transit de Mercure
Delmas, 2002 Calern Opposition 200 1978-2004 Astrolabe
Sofia et al., 1985 Opposition 470 1925/1979 Eclipses
Egidi et al., 2004 Ballon Opposition 200 1992-1996 SDS
Brown, 1998 HAO - 0 1981-1987 Méridien
Wittmann, 2003 Tenerife - <50 1990-1992 Méridien
Kuhn et al.,2004 MDI - <10 1995-2004 Imageur
Antia et al. 2003 MDI - <10 1995-2004 sismique
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I- Astrométrie: Asphéricités
Astrolabe du Calern
Ces écarts à la sphéricité mesurés à l’astrolabe de CALERN sont cohérents avec les mesures obtenues au Brésil et à l’héliomètre du Pic du Midi
Hélio-latitude
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Pour améliorer la situation au sol:
Définition commune du diamètre
Améliorer la qualité des mesures, les rendre plus impersonnelles
Choisir un domaine spectral commun en évitant les raies de Fraunhofer
Étudier les effets de l ’atmosphère
I- Astrométrie: Conclusions
PICARD, instrument de métrologie dédié, donnera la précision nécessaire avec des mesures hors atmosphère, stables et calibrées.
De plus il permettra d’harmoniser et d’interpréter les résultats obtenus au sol et de valider les mesures d’asphéricité.
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II - Radiométrie
Il faut assurer la continuité des mesures.
Ce composite a pu être construit grâce à plusieurs radiomètres de type différent ayant des périodes de recouvrement.
Enjeux:
Évolution séculaire / Influence sur le climat ?
Modèles d’atmosphères avec couplage Stratosphère-Troposphère (Variation d’Irradiance spectrale UV ~ 8%)
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III - Héliosismologie
Aucun mode de gravité n’a encore été détecté avec certitude, les instruments de SOHO ont cependant permis de placer des limites pour leur détectabilité (<2mm/s ou 0.1 ppm) .
La connaissance du cœur solaire demeure essentielle pour comprendre l’évolution dynamique du Soleil et des étoiles et pour apporter de nouvelles contraintes sur la physique des neutrinos.
Enjeux:
Méthode: Une amplification des modes au limbe a été prédite théoriquement par Toutain et al. (1999) et vérifiée expérimentalement pour les modes p en utilisant les images de SOHO.
PICARD aura une résolution et une stabilité au limbe supérieure permettant d’exploiter ce facteur d’amplification pour la recherche des modes basses fréquences.
Toner, Jefferies & Toutain 1999
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Les équipes autour de la mission PICARD
PICARD est un satellite de la filière micro-sat du CNES
Après une période d’incertitude financière le CNES a définitivement retenu cette mission (Septembre 2004).
PICARD a reçu le soutien scientifique de l’ESA et de la NASA (programme ILWS), et le soutien financier de l’ESA pour le centre de mission.
La mission repose sur trois instruments construits par
le Service d’Aéronomie,
le Physikalisch-Meteorologisches Observatorium Davos, World Radiation Center (Suisse),
l’Institut Royal Météorologique de Belgique.
Autres Laboratoires associés OCA, LUAN, IAS, CEA, LMD et aux Etats-Unis : Université de Yale, GSFC, NRL, HAO
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Les Instruments
SOVAP (B) (SOlar VAriability PICARD)Radiomètre différentiel absolu
PREMOS (CH)
(PREcision Monitor for Oscillation
measurements) Radiomètre 4 canaux
(215, 268, 535, 782 nm)
SODISM (F)
(SOlar DIameter and Surface Mapper)
Téléscope Ritchey-Chrétien
ø11cm
CCD 20482
Radiométrie
Astrométrie + Heliosismologie
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CONCEPTION DE SODISM
Instrument de métrologie thermiquement stable incorporant une référence angulaire.
Les matériaux employés assurent une stabilité mécanique. Quatre prismes fournissent la référence angulaire interne à chaque mesure.
Précision évaluée par simulations numériques : 1 mas.
La précision à long terme est assurée par une calibration absolue obtenue en pointant des étoiles. (Catalogues Hipparcos - GAIA)
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Implication de l’O.C.A.:Synergie sol-espace autour de la mission PICARD
Microsatellite PICARD
Astrolabe solaire
DORaySolRéseau R2S3
France, Algerie, Brésil,
Turquie
PICARD-solSODISM II
MISolFA
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PICARD SOL: Objectifs généraux Comparer les diamètres dans l’espace et au sol
(SODISM I / SODISM II)
Comprendre et quantifier les effets de l’atmosphère sur le diamètre (MISOLFA)
Raccorder les mesures PICARD aux séries historiques (DORaySol)
Poursuivre les mesures au sol après la fin de la mission PICARD
Qualification de SODISM sur le Soleil avant intégration sur le satellite
Banc de test de modifications pendant le vol
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MISOLFA
P. Assus (Chef de projet), A. Irbah (PI), F. Morand+Collaboration CRAAG (M. Fodil, Y. Saïdi, A. Berja)
+ Collaboration L.U.A.N (F. Martin, J. Borgnino)
MISOLFA est un moniteur de qualité d’images solaire qui mesure continûment les paramètres diurnes de la turbulence atmosphérique
(Paramètre de Fried, échelle externe de cohérence spatiale, angle d’isoplanétisme, temps de cohérence, profil de turbulence)
Ces paramètres nous permettront de modéliser la réponse impulsionnelle optique (psf) de l’atmosphère et ainsi de rattacher les mesures faites au sol à celles de l’espace.
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La date de lancement doit permettre de bénéficier de la phase d’activité croissante du cycle 24.
Complémentarité avec NASA/SDO dont le lancement est prévu à la même période.
Date de lancement: Mai 2008
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Echéancier PICARD-SOL
réalisation
réalisation
intégration
2004 2005 2006 2007
tests
tests modèles
intégration
intégration
tests
opération
opération
MIS
OLF
A
tests
Mon
ture
SO
DIS
M Tests SODISM MV1
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Conclusions PICARD
Apporte une nouvelle observable pour la modélisation solaire,
contribue à la validation des modèles climatiques,
assure la continuité des mesures radiométriques (Total et UV) avec SOHO,
offre une nouvelle opportunité pour la recherche des modes de gravité,
participe à l’ensemble des programmes solaires des années 2008-2010, en particulier avec SDO.
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ConclusionsPICARD et l’O.C.A.
L’O.C.A. dispose avec la série de F. Laclare continuée par DORaySol de la plus grande base de données continue de mesures du Rayon Solaire.
PICARD représente une opportunité unique pour notre établissement de concrétiser son investissement en obtenant une interprétation claire des mesures au sol. Cette mission nous permet d’envisager la continuation de ce travail sur le long terme avec un effort d’uniformisation des mesures au sol et la mise en place du réseau R2S3.
L’équipe travaillant autour de PICARD à l’OCA est inter-département (Gémini-Cassiopée). L’effort à mener pour le développement de PICARD sol au cours des 2 prochaines années est considérable et repose sur deux ingénieurs à temps partiel.
Rosaria Simoniello, Université de Birmingham Candidate Bourses Poincaré 2005« Solar limb-seismology and asterosismology »
Sandrine LefebvreActuellement à l’UCLA, « Étude de la forme globale du Soleil et des étoiles en général »