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GAIA : la charge utile et les instruments pour la Science

La charge utile se compose d’un seul instrument intégré qui assure trois fonctions principales. Dans les conceptions antérieures des engins spatiaux, les trois fonctions étaient réparties sur trois instruments distincts. À présent, les trois fonctions sont intégrées dans un seul instrument exploitant des télescopes et d’un plan focal communs :

1. L’instrument astrométrique (ASTRO) est consacré aux mesures des positions angulaires des étoiles, en fournissant les cinq paramètres astrométriques suivants :

- la position de l’étoile (2 angles)

- le mouvement propre (2 positions dérivées dans le temps)

- la parallaxe (ou distance)

ASTRO est fonctionnellement équivalent à l’instrument principal du satellite Hipparcos.

2. L’instrument photométrique fournit spectres d’étoiles en continu pour l’astrophysique, dans la bande des 320-1000 nm et pour l’étalonnage en chromaticité (mesure de couleurs) d’ASTRO.

3. Le spectromètre de vitesse radiale (RVS) fournit la vitesse radiale et des données à haute résolution spectrale dans la bande étroite des 847-874 nm.

Chaque fonction est réalisée à l’intérieur d’une zone dédiée dans le plan focal. Les éléments afocaux sont situés à proximité du plan focal pour les fonctions photométriques et spectroscopiques, fournissant une dispersion du spectre de l’étoile le long du système de balayage (scan).
Cela permet à la fois de prendre avantage des deux directions d’observation et de la grande ouverture d’ASTRO, et d’opérer dans des zones densément peuplées du ciel.
Le RVS est mis en œuvre comme une plaque du réseau de diffraction, associée à quatre lentilles sphériques prismatiques. Cela permet d’obtenir la valeur de dispersion nécessaire tout en corrigeant la plupart des aberrations du télescope.

Conception

La conception du module de charge utile est caractérisée par :

- Un concept d’un double télescope, avec une structure commune et un plan focal commun. Les deux télescopes sont basées sur un anastigmat (TMA) à trois miroirs. La combinaison des faisceaux est réalisée dans l’espace de l’image avec un petit mélangeur de faisceaux, plutôt que dans l’espace de l’objet comme cela a été fait sur le satellite Hipparcos. Cela permet de diminuer la masse de l’assembleur de faisceaux, de simplifier l’installation et d’éliminer l’ambiguïté directionnelle des cibles détectées.

- L’utilisation de carbure de silicium (SiC) ultra-stable pour la structure des miroirs et du télescope permet une faible masse, l’isotropie, la stabilité thermo-élastique et une stabilité dimensionnelle dans un environnement spatial. Ceci permet de satisfaire les exigences de stabilité pour l’angle de base entre les deux télescopes avec un contrôle thermique passif au lieu d’actif.

- Un système très robuste de mesure d’angle de base.

- Un large plan focal commun partagé par tous les instruments.

Article extrait de : http://sci.esa.int/gaia/40129-payload-module/?fobjectid=40129&fbodylongid=1906


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