Nouvelle vision du Soleil avec le satellite technologique Proba-2

Lors d’une conférence de presse, ce mardi 26 janvier, à l’Observatoire Royal de Belgique à Bruxelles, l’équipe chargée du petit satellite a exprimé son extrême satisfaction devant ses trois premiers mois de bon fonctionnement en orbite. Ce fut l’occasion de dévoiler les premières observations du Soleil réalisées par Proba-2.

Depuis sa mise en orbite en novembre, les différents sous-systèmes de Proba-2 ont été mis mis en marche, l’un après l’autre, et leurs performances ont été vérifiées. Ce processus – commissioning phase – de vérifications pour la mise en service est indispensable au démarrage de toute mission dans l’espace.

Parmi les principales contributions à Proba-2, qui proviennent d’Europe et du Canada, il y a surtout celle de la Belgique. Le satellite a été construit pour l’ESA par la firme belge Verhaert Space, qui fait partie du Groupe QinetiQ. La mission est mie en oeuvre depuis la station ESA de Redu en Belgique.

Proba-2 est le dernier né de la famille ‘Project for Onboard Autonomy’ de l’ESA. Sa mise en service s’effectue avec un personnel au sol à un niveau relativement modeste. « Le satellite est assez avancé pour s’autogérer sur une base quotidienne », note Frank Preud’homme, Verhaert Space.

Faire un pas vers le futur

La mise en œuvre, tout en souplesse, de ce petit satellite – moins d’1 m³ - constitue une étape essentielle pour les missions de l’ESA durant cette décennie. En tout, ce sont 17 technologies nouvelles qui sont l’objet de démonstrations à bord de Proba-2, avant leur emploi sur des engins spatiaux de grande taille : elles comprennent un pointeur stellaire pour la sonde BepiColombo qui doit explorer la planète Mercure et une caméra grand angle pour ExoMars et – parmi les possibilités – l’ explorateur d’astéroïdes Marco Polo.

« La plupart des technologies à démontrer sur Proba-2 ont été activées à présent et je suis heureux de voir que les premières données que nous recevons sont très bonnes », a commenté Michel Courtois, le Directeur ESA de la Gestion technique et de la Qualité. « Proba a montré sa capacité de réaliser des démonstrations technologiques en orbite. »

Le satellite se gère lui-même en utilisant un ordinateur avancé qui est construit par Verhaert Space et qui est mis en œuvre sous le nom de microprocesseur LEON2-FT de l’ESA. « L’ordinateur de Proba-2 est le plus puissant qui ait été développé en Europe pour des applications spatiales », a ajouté Mr Preud’homme. « Il a été choisi pour plusieurs missions de l’ESA ».

Station de “météo spatiale”

Le satellite a une fonction double, à la fois comme banc d’essais technologique et comme plate-forme de recherche scientifique. Outre ses charges utiles expérimentales, Proba-2 est équipé de quatre nouveaux instruments destinés à l’étude du Soleil et à la « météo spatiale ».

« Scientifiquement parlant, Proba-2 est un observatoire solaire », a précisé David Southwood, Directeur ESA pour la Science et l’exploration avec des robots. « Ses instruments sont basés sur ceux qui sont à bord de SOHO, le guetteur des éruptions solaires qui a été développé conjointement par l’ESA et la NASA et qui continue ses observations. Ils mettent à l’essai un détecteur et un logiciel qui seront nécessaires à la sonde Solar Orbiter qui est envisagée à l’ESA comme sa prochaine grande mission d’exploration du Soleil. »

L’Observatoire Royal de Belgique est le responsable scientifique des deux instruments de surveillance solaire à bord de Proba-2. David Berghmans, qui fait partie de l’équipe scientifique, décrit l’imageur du Soleil SWAP (Sun Watcher using APS detectors and imaging processing) comme bel exemple de miniaturisation: « C’est un télescope spatial complet qui a la taille d’une boîte à chaussures. Malgré sa petite taille, SWAP est très ambitieux dans sa conception comme outil de « météo spatiale » qui détecte tous les événements de grande ampleur dans le Soleil, comme les éruptions solaires ou les éjections de masse de la couronne. »

Une autre équipe de l’Observatoire, dirigée par Jean-Francois Hochedez, supervise l’instrument LYRA (Lyman alpha Radiometer) qui utilise des détecteurs résistants – certains formés de diamants – pour mesurer le rayonnement solaire dans l’ultra-violet.

« De nouveau, Proba-2 donne la preuve de la fiabilité de la technologie belge dans l’espace et de l’efficacité de la plate-forme du satellite Proba », a constaté la Ministre belge pour la Recherche scientifique, Sabine Laruelle. « Aux côtés des chercheurs de Bruxelles, du ‘Space Pole’, je suis impatiente de voir les premières observations d’instruments “dernier cri » que sont SWAP et LYRA, tous deux réalisés avec d’importantes contributions de la Belgique. »

Ouvrir une fenêtre sur l’ionosphère

Valoriser Proba-2 avec des activités de « météo spatiale » - l’étude de phénomènes qui peuvent endommager des satellites, menacer des astronautes sans protection et affecter les infrastructures électriques au sol – est un objectif scientifique du satellite qui permet de combiner les observations du Soleil avec des mesures sur l’environnement du plasma dans l’espace où il évolue : on peut se rendre compte de la manière dont l’activité du Soleil peut influencer l’ionosphère terrestre.

C’est ce que réalise Proba-2 grâce à deux instruments qui ont été mis au point par des institutions scientifiques tchèques, sous la direction de l’Académie des Sciences de la République tchèque avec le support du Czech Space Research Centre.

A la fois, le DSLP (Dual Segmented Langmuir Probe) et le TPMU (Thermal Plasma Measurement Unit) vont sonder de façon détaillée l’environnement immédiat du satellite. « Notre objectif est de mettre en évidence les irrégularités et de pouvoir établir des relations Soleil-Terre que nous observons dans l’ionosphère » a confié Štepán Štverák de l’Institut tchèque de Physique de l’Atmosphère, qui fait partie du team DSLP. « Les résultants préliminaires sont très encourageants »

Elargir la série des Proba

Proba-1, lancé en octobre 2001, a validé à l’ESA le principe des petits satellites pour des démonstrations de technologie. Sa charge utile comprenait des instruments de télédétection de l’environnement terrestre : ils se sont révélés si efficaces que leur mission, toujours opérationnelle, a été transférée au Directorat de l’ESA pour l’Observation de la Terre. En permettant à l’industrie européenne d’avoir des possibilités de vol fréquentes et à bas coût, dans le cadre du GSTP (General Support Technology Programme) de l’ESA, il est prévu de continuer la série des Proba durant cette décennie. Proba-3 comprendra un duo de satellites qui serviront à l’étude de la couronne solaire en expérimentant les techniques de vol en formation. Proba-V embarquera une version miniaturisée du senseur Végétation qui fait partie de la charge utile trouve du satellite français SPOT-5 autour de la Terre.

Proba-2: note aux éditeurs

Proba-2 est un ensemble de nouveaux systèmes et instruments scientifiques. Ce petit satellite est en train de tester des technologies pour des missions à venir de l’ESA et, dans le même temps, de fournir un nouveau regard sur notre Soleil.

Instruments scientifiques

LYRA, radiomètre Lyman-Alpha pour effectuer des observations dans quatre bandes du spectre ultraviolet très étendu, a été réalisé par PMOD/WRC (CH) avec le Centre Spatial de Liège/CSL (B) comme institut leader et l’Observatoire royal de Belgique (B) comme responsable scientifique, dans le cadre d’un team international comprenant PMOD (CH), IMOMEC (B), le Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (DE), l’Institut d’Aéronomie Spatiale (B)

SWAP, télescope dans l’ultraviolet extrême qui fait appel à la nouvelle technologie de capteur pixel actif (Active Pixel Sensor/APS) pour des mesures de la couronne solaire dans une bande très étroite, a été développé par le Centre Spatial de Liège/CSL (B) institut leader, avec le support de l’Observatoire royal de Belgique (B) et avec un team industriel constitué de Thales Alenia Space ETCA (B), d’AMOS (B), de Deltatec (B), Fill Factory (B) et OIP (B).

TPMU (Thermal Plasma Measurement Unit) qui mesurera les densités et les caractéristiques des ions, a été développé par un consortium tchèque, sous la direction de l’Institut de Physique de l’atmosphère, Académie des Sciences de la République tchèque (CZ).

DSLP (Dual Segmented Langmuir Probes) pour effectuer des mesures de la densité et de la température des électrons dans le plasma se trouvant sur le fond de la magnétosphère terrestre a éta développée par le consortium formé par l’Astronomical Institute and Institute of Atmospheric Physics, Academie des Sciences de la République tchèque (CZ), RSSD ESA ESTEC (NL), le Czech Space Research Centre (CSRC) à Brno (CZ) and SPRINX Systems (CZ).

Démonstrations technologiques

Les démonstrations de technologies à bord de Proba-2 portent sur :

 

• un nouveau type de batterie lithium-ion, qui est développé par SAFT (F)
• un système avancé de gestion de la puissance et des données, comprenant une nouvelle technologie de composants, parmi lesquels un processeur DEON mis au point par Verhaert Space (B)
• des structures qui combinent des panneaux en fibre de carbone et en aluminium, développés par Apco Technologies SA (CH)
• de nouveaux modèles de roues à inertie de Dynacon (Canada), de pointeurs stellaires de DTU (Danemark) et de récepteurs GPS du DLR (D)
• un système amélioré de télécommande employant un décodeur numérique dont le logiciel a été développé par STTSystemTechnik GmbH (DE)
• un senseur numérique du Soleil, développé par by TNO (NL)
• un récepteur GPS double fréquence, mis au point par Alcatel Espace (F)
• un système de capteur à fibres pour le suivi des températures et des pressions autour du satellite, développé par MPB Communications Inc. (CND)
• un pointeur stellaire en cours de développement chez Galileo Avionica (IT) pour la mission BepiColombo vers Mercure
• un magnétomètre « flux-gate » de très haute précision, mis au point par DTU (DK)
• un magnétomètre miniaturisé de Lusospace (PT)
• un « magnetotorquer » pour le contrôle d’attitude développé par ZARM (GE)
• un panneau experimental utilisant un concentrateur de flux solaire, qui est développé par CSL (B)
• un système de propulsion gaz xenon avec des propulseurs résistojet et un générateur à l’état solide d’azote xenon, réalisé par SSTL (UK)et Bradford (NL)
• une micro-caméra d’exploration (X-CAM) développée par Micro-cameras & Space Exploration CH)
• de nouveaux algorithmes GNC développés par NGC (Canada).