CoRoT, le détecteur d’exoplanètes, en phase d’essais

Montage de la charge utile sur le satellite CoRoT
28 avril 2006

Le satellite français CoRoT prend forme à Cannes en vue de son lancement à la fin de l’année. L’ESA a apporté sa contribution à cette mission qui pourra détecter des planètes autour des autres étoiles.

En marge du programme de missions scientifiques de l’ESA, les Etats-membres poursuivent aussi leurs propres missions pour répondre aux besoins exprimés par leur propre communauté scientifique.

En 1993, le Centre National d’Etudes Spatiales (CNES) a organisé un grand séminaire de prospective à Saint Malo pour identifier les missions dignes d’intérêt. Parmi les projets retenus, figurait celui d’un satellite conçu pour étudier les micro-oscillations des étoiles. De la même manière que l’étude des vibrations de la surface du Soleil a permis au satellite SOHO (Solar Heliospheric Observatory), réalisé en partenariat par l’ESA et la NASA, de révolutionner notre connaissance de la structure interne de notre étoile, ce nouveau projet – baptisé CoRot (Convection et Rotation) – apporterait une connaissance inédite sur la structure interne des autres étoiles.

D’autres planètes

Une planète inconnue autour d'une autre étoile que notre Soleil

Deux ans plus tard, alors que CoRot n’en était qu’au stade des études, le paysage astronomique mondial était bouleversé par la découverte de la toute première exoplanète, gravitant autour de l’étoile 51 Pegasi. Plus de 170 autres seront découvertes autour d’autres étoiles au cours de la décennie suivante. Il s’agit principalement des planètes massives, comparables en taille aux planètes géantes de notre propre système solaire.

Or il apparaît rapidement que la mission CoRot, du fait de la précision photométrique et de la longue durée des périodes d’observation qu’elle nécessite, est particulièrement adaptée à la détection de planètes plus petites - par exemple des planètes telluriques d’une taille supérieure à celle de la Terre - lors de leur transit, c’est-à-dire le passage devant le disque de l’étoile autour de laquelle elles orbitent. La traversée de cette petite tache d’ombre sur le fond lumineux de l’étoile ne pourra bien évidemment pas être vu directement, mais il sera possible de détecter la baisse de luminosité qui en résulte.

La mission a donc été modifiée en conséquence et son acronyme a été remaniée pour devenir « Convection, Rotation et Transits planétaires », CoRoT.

Partenariats internationaux

Artist's impression of Corot
Vue d'artiste de CoRoT

En 1999, le CNES s’est lancé à la recherche de partenaires internationaux pour l’aider à accomplir cette mission et a soumis une proposition dans ce sens à l’ESA ainsi qu’à d’autres pays européens.

« Le CNES a toujours eu une politique d’approche ouverte vers l’ESA pour ses missions en sciences spatiales » explique Sergio Volonte, coordinateur des missions d’astronomie et de physique fondamentale à la direction des programmes scientifiques de l’ESA.

Le projet a suivi la procédure habituelle pour toute nouvelle mission scientifique de l’ESA en étant soumis à l’approbation des représentants de la communauté scientifique. Le groupe de travail astronomie (AWG) du comité consultatif pour les sciences spatiales (SSAC) a reconnu l’intérêt de la mission et émis un avis favorable pour une contribution en échange d’un retour scientifique. Cet avis a été appuyé par le SSAC, et une fois les négociations achevées avec le CNES, l’accord définitif a été approuvé par le Comité du Programme Scientifique (SPC).

En octobre 2000, fort de la contribution de l’ESA, mais aussi de l’Allemagne, de l’Autriche, de la Belgique et de l’Espagne, le CNES a pu engager la phase de réalisation du satellite CoRoT en tant que maître d’œuvre du programme. Le Brésil s’est également joint au programme en 2005.

Une nouvelle forme de collaboration

Corotel-Intespace
Le télescope CoRoTel en essai à Toulouse

Pour l’ESA c’est une première. Habituellement, les agences nationales contribuent à ses programmes en fournissant des instruments scientifiques ou des équipements. Ainsi, la France fournira prochainement une des charges utiles de l’observatoire Planck. Ici, les rôles sont inversés.

En fait, CoRoT inaugure un type de complémentarité entre les programmes de l’ESA et ceux des agences nationales qui avait déjà été prévu dans la Convention de l’ESA, mais n’avait jamais été mise en œuvre auparavant.

« Ce précédent a donné naissance à un programme spécifique de soutien de l’ESA aux missions nationales dans le cadre du programme scientifique » relève Sergio Volonté. « Une fois par an, nous faisons appel à toutes les délégations pour qu’elles nous proposent des participations dans leurs missions nationales.

Corot s’intègre parfaitement dans les objectifs du programme de l’ESA. Héritière des observations de SOHO pour sa mission originelle d’astérosismologie, l’élargissement de son objectif à la détection des exoplanètes lors de leurs transits devant les étoiles, en fait un précurseur pour les futures missions du programme scientifique « Vision cosmique », comme l’interféromètre infrarouge Darwin. A l’étude pour l’après 2015, celui-ci pourrait étudier les exoplanètes telluriques et y rechercher des marqueurs de la vie.

En échange de la contribution de l’ESA à CoRoT, les scientifiques et les astronomes des pays membres bénéficieront d’un accès direct aux appels d’offres pour participer aux équipes et aux temps d’observation de la mission.

Prendre le pouls des étoiles

Schema des Aufbaus von COROT
Structure du télescope CoRoTel

CoRoT se présente comme un petit satellite de 600 kg doté d’un télescope de 3,25 m de long et 27 cm d’ouverture, le CoRoTel. Protégé par un baffle réalisé en Belgique et pourvu de chicanes multiples pour éliminer les lumières parasites, celui-ci concentre les rayons lumineux vers une caméra à champ large, la CoRoTCam. Dotée d’un objectif dioptrique complexe, celle-ci focalise l’image sur quatre matrices CCD, dont deux sont dédiées à la mission d’astérosismologie et deux à la détection des transits planétaires.

Dans cet ensemble, on retrouve la participation de l’ESA sous forme de financement d’éléments spécifiques tels que les miroirs du télescope ou l’objectif dioptrique à 6 lentilles de la caméra. C’est aussi le Centre Technique de l’ESA (ESTEC), à Noordwijk, qui a fourni le calculateur de bord de la case de la charge utile. Cet élément sera vital pour la mission puisque pour atteindre une précision de pointage extrême, le satellite utilisera non pas les capteurs stellaires de sa plate-forme mais directement le télescope lui-même qui sera intégré dans la boucle de pilotage.

L’objectif de CoRoT n’est pas de se lancer dans une étude exhaustive du ciel mais au contraire de se concentrer sur deux régions prédéterminées et de les observer sans interruption pendant une durée de l’ordre de 150 jours. Pour cela, le satellite sera placé sur une orbite polaire à 896 km d’altitude et orienté de telle manière que ni le Soleil ni la Terre ne viendront jamais s’interposer dans le champ de l’instrument.

A l’affût des exoplanètes

Grafik des COROT-Satelliten
CoRoT observe un transit planétaire

Les premières zones d’observation retenues sont situées dans les constellations du Sagittaire (en été) et de la Licorne (en hiver), dans des directions opposées l’une à l’autre.

Au total, CoRoT étudiera les micro-oscillations de 50 étoiles et surveillera la courbe de luminosité de 60 000 étoiles, dans l’attente d’un transit planétaire.

« Avec CoRoT, nous allons défricher le terrain » explique Annie Baglin du Laboratoire d’Etudes Spatiales et d’Instrumentation Astrophysique (LESIA) de l’Observatoire de Paris-Meudon, responsable scientifique de la mission. « Il y a des contraintes géométriques et nous ne pourrons détecter que les planètes proches des étoiles dont en plus le plan orbital sera favorablement orienté ».

Plusieurs dizaines de détections d’exoplanètes sont attendues, parmi lesquelles devraient figurer quelques planètes telluriques.

« Cet échantillonnage nous donnera des informations statistiques sur la quantité d’exoplanètes et sur leur répartition », note Annie Baglin. « Cela nous permettra aussi de savoir autour de quels types d’étoiles les prochaines missions devront essayer d’en trouver ».

La dernière ligne droite

Corot-Proteus
La plate-forme Proteus du satellite CoRoT

En juin 2005, la caméra CoRoTCam et sa case à équipements, toutes deux réalisées par le LESIA, ont été livrés au CNES et transférées à Toulouse pour être intégrées au télescope CoRoTel. Après plusieurs mois d’essais sur le site toulousain d’Intespace, cette charge utile a pris en fin d’année le chemin de la Côte d’Azur et a été livrée à Alcatel Alenia Space, architecte industriel du satellite, sur son site de Cannes.

La charge utile a été intégrée le 6 janvier sur une plate-forme Proteus, déjà utilisée sur les satellites franco-américains Jason et Calipso et qui servira bientôt sur le satellite SMOS (Soil Moisture & Ocean Salinity) de l’ESA, destiné à voler en 2007 dans le cadre du programme « Planète Vivante ».

A la fin mars, le satellite avait déjà subi la totalité de ses essais mécaniques, dont le passage au « pot vibrant » pour simuler les vibrations du lancement, la simulation des chocs pyrotechniques lors de la séparation du lanceur, et enfin les essais acoustiques pour vérifier la bonne tenue du satellite sous la coiffe lors du décollage. Ensuite, ce sera le comportement du satellite en orbite qui sera validé avec un passage en chambre à vide.

Cette phase d’essais s’achèvera fin août ou début septembre. Le satellite sera placé en conteneur et expédié au Kazakhstan

La mise en orbite est prévue en novembre sur le premier vol de la version améliorée du lanceur Soyouz 2, celle-là même qui doit décoller régulièrement de Guyane à partir de 2008.

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Annie Baglin
Principal Investigateur de la mission CoRoT
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