Van Allen Probes

Van Allen Probes
Satellites scientifiques
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Vue d'artiste
Données générales
Organisation Drapeau des États-Unis Goddard (NASA)
Constructeur Drapeau des États-Unis APL - Un. Johns-Hopkins
Programme Living With a Star
Domaine Étude Ceinture de Van Allen
Type de mission orbiteur
Nombre d'exemplaires 2
Statut mission en cours
Autres noms RBSP, Radiation Belt Storm Probes
Lancement 30 aout 2012
Lanceur Atlas V 401
Durée 2 ans
Identifiant COSPAR 2012-046A
Site http://rbsp.jhuapl.edu
Caractéristiques techniques
Masse au lancement A : 647,6 kg
B : 666,6 kg kg
Masse instruments 129,6 kg
Ergols hydrazine
Masse ergols 56 kg
Contrôle d'attitude stabilisé par rotation
Source d'énergie Panneaux solaires
Puissance électrique 350 watts
Orbite haute
Périgée 500 km
Apogée 30 600 km
Inclinaison 18°
Principaux instruments
ECT Caractéristiques des ions et électrons
EMFISIS Mesure du champ magnétique et des ondes de plasma
EFW Mesure du champ électrique
RBSPICE Mesure du courant d'anneau
RPS Caractéristiques des protons à haute énergie


Van Allen Probes (initialement Radiation Belt Storm Probes ou RBSP) est une mission spatiale de la NASA lancée le 30 août 2012 qui doit analyser l'influence du Soleil sur la Terre et l'environnement spatial proche de la Terre en étudiant l'évolution des ceintures de radiation qui entourent la Terre. Cette mission fait partie du programme Living With a Star dont l'objectif est l'étude des processus fondamentaux qui ont pour origine le Soleil et qui ont une incidence sur l'ensemble du système solaire. Le programme s'intéresse plus particulièrement à l'incidence de l'activité solaire sur la météorologie spatiale qui peut affecter l'espace proche de la Terre et les missions d'exploration spatiale. La mission comprend deux satellites chargés de recueillir des données sur le comportement des électrons relativistes et des ions des ceintures de radiation lorsque le vent solaire et l'activité solaire évoluent.

Objectifs

Les objectifs scientifiques de la mission sont[1] :

  • découvrir les processus isolés ou combinés qui accélèrent et déplacent les ions et les électrons des ceintures de radiation qui entourent la Terre et l'origine du déclenchement de ceux-ci ;
  • comprendre et quantifier la manière dont les électrons contenus dans les ceintures de radiation disparaissent de celles-ci et déterminer comment l'équilibre entre les processus d'accélération et de perte se réalise ;
  • comprendre les changements qui affectent les ceintures de radiations lors des orages magnétiques.

Déroulement de la mission

La mission est gérée par le Centre de vol spatial Goddard de la NASA. Le laboratoire APL de l'université Johns-Hopkins construit les satellites et gère la mission. Celle-ci doit durer initialement 2 ans et pourrait atteindre 4 ans avec les extensions prévues. Les deux satellites stabilisés par spin ont été lancés par une fusée unique Atlas V 401[2].

Les deux satellites sont placés sur une orbite haute elliptique avec un périgée de 500 km et un apogée de 30 600 km et une inclinaison de 18°[3]. Cette orbite leur permet de traverser les ceintures de radiation qui entourent la Terre et d'effectuer des observations in situ.

Caractéristiques des satellites

La mission utilise deux satellites identiques (A et B). Le corps a la forme d'un prisme octogonal haut de 1,3 m., d'un diamètre de 1,8 m avec chacune des huit facettes longue de 0,9 m. La structure est réalisée en aluminium avec des panneaux en nid d'abeilles d'aluminium. Le satellite A a une masse de 647,6 kg tandis que le satellite B pèse 666,6 kg. La plateforme du satellite B est plus lourde (463 kg) que celle du satellite A (444 kg). Le poids supplémentaire est dû à la présence des pièces mécaniques permettant de fixer le satellite sur le corps du lanceur. Chaque satellite par contre embarque la même masse d'instrumentation scientifique (129,6 kg) et d'ergols (56 kg). Quatre panneaux solaires de forme carrée (0,9 mètre de côté) sont attachés à la partie supérieure du satellite et sont déployés en orbite. Ils portent l'envergure de l'engin spatial à 3,2 mètres. Les cellules solaires couvrent une superficie totale de 3,2 m² qui fournissent 350 watts d'électricité. Le satellite est stabilisé par rotation avec une vitesse de rotation de 5 tours par minute. L'axe de rotation est grossièrement dirigé dans la direction du Soleil en maintenant un angle compris entre 15 et 27° par rapport à sa direction. Le système propulsif est utilisé pour corriger l'orbite, maintenir la vitesse de rotation et ajuster la vitesse relative des deux satellites. Il est composé de 8 petits moteurs-fusées MR-103G d'Aerojet d'une poussée de 0,9 newton. Ces propulseurs brûlent de l'hydrazine maintenue sous pression dans trois réservoirs identiques placés à égale distance de l'axe de rotation[4] .

Les données scientifiques sont transférées aux stations au sol en bande S avec un débit de 2 mégabits/seconde par l'intermédiaire de 3 antennes à faible gain disposées de manière à maintenir en permanence la liaison avec les stations au sol. L'ensemble des données scientifiques et des télémesures recueillies au cours d'une journées peut être transféré en 2,5 heures. Durant le reste du temps, le satellite fournit des informations sur la météorologie spatiale. Le satellite déploie en orbite plusieurs antennes : les capteurs du magnétomètre sont portés par des perches diamétralement opposées qui prolongent deux des panneaux solaires et portent l'envergure de la sonde à 8,1 mètres. Deux perches axiales de l'instrument EFW et perpendiculaires au plan des panneaux solaires portent la hauteur de l'engin spatial à 12 mètres. Enfin, quatre antennes longues chacune de 50 mètres sont fixées sur les quatre facettes qui ne sont pas occupées par les panneaux solaires. L'avionique utilise un microprocesseur RAD-750 de BAE radio-durci disposant de 16 mégaoctets de mémoire vive pour son fonctionnement et de 16 gigaoctets de mémoire de masse en SDRAM pour le stockage des données. Les interfaces sont gérées par un microprocesseur RTAX2000 FPGA[4].

Schéma montrant le positionnement des capteurs des instruments scientifiques sur le satellite RBSP

Instrumentation scientifique

Les deux satellites RBSP en cours d'assemblage avant le lancement.

Cinq instruments scientifiques sont embarqués sur chaque satellite :

  1. Energetic Particle, Composition, and Thermal Plasma (ECT) [5] est une suite de 3 instruments qui mesurent l'énergie, la composition et les vecteurs de déplacement des ions et électrons présents dans les ceintures de radiation. Il comprend :
  • l'instrument MagEIS (Magnetic Electron Ion Spectrometer) qui mesure les électrons dont l'énergie est comprise entre 30 keV et 4 MeV et les ions dont l'énergie est comprise entre 20 keV et 1 MeV,
  • l'instrument HOPE (Helium Oxygen Proton Electron ) qui mesure les électrons, les protons et les ions d'hélium et d'oxygène dont l'énergie est inférieure ou égale à 20 eV et ceux dont l'énergie est supérieure ou égale à 45 keV,
  • l'instrument RPT (Relativistic Electron Proton Telescope qui mesure les électrons dont l'énergie est comprise entre 4 et 10 MeV et les protons dont l'énergie est comprise entre 20 et 75 MeV ;
  1. Electric and Magnetic Field Instrument Suite and Integrated Science (EMFISIS) est une suite d'instruments comprenant deux types de magnétomètre permettant de mesurer le champ magnétique local ainsi que les ondes de plasma[6] ;
  1. Electric Field and Waves Instrument (EFW) est une suite d'instruments permettant de mesurer les champs électriques qui transmettent leur énergie aux particules des ceintures de radiation et modifient la structure de la magnétosphère interne[7] ;
  2. Radiation Belt Storm Probes Ion Composition Experiment (RBSPICE) mesure les courants annulaires créés par les orages magnétiques[8] ;
  3. Relativistic Particle Spectrometer (RPS) fourni par le NRO, mesure les protons dont l'énergie est comprise entre 50 MeV et 2 GeV[9].

Segment terrestre

Les satellites transmettent leurs données à trois stations terrestres. La principale station, qui dispose d'une antenne parabolique de 18 mètres de diamètre, est située sur le site du laboratoire APL de l'université Johns-Hopkins à Laurel (Maryland). Les deux autres stations font partie du réseau Universal Space Network et comprennent deux antennes paraboliques de 13 mètres situées à Hawaï et en Australie[4].

Résultats

Vidéo

Présentation de la mission (vidéo de la NASA en anglais).

Notes et références

  1. (en) « Mission Overview », NASA (consulté le 4 janvier 2012)
  2. (en) « NASA Launches Radiation Belt Storm Probes », APL,
  3. (en) « Mission Timeline », NASA (consulté le 4 janvier 2012)
  4. a b et c Radiation Belt Storm Probes Launch - Press kit, p. 8-10
  5. (en) « The Van Allen Probes Web Site : Instruments », sur rbsp.jhuapl.edu (consulté le 7 mai 2016)
  6. (en) « The Van Allen Probes Web Site : Electric and Magnetic Field Instrument Suite and Integrated Science (EMFISIS) », sur rbsp.jhuapl.edu (consulté le 7 mai 2016)
  7. (en) « The Van Allen Probes Web Site : Electric Field and Waves Suite (EFW) », sur rbsp.jhuapl.edu (consulté le 7 mai 2016)
  8. (en) « The Van Allen Probes Web Site : Van Allen Probes Ion Composition Experiment », sur rbsp.jhuapl.edu (consulté le 7 mai 2016)
  9. (en) « The Van Allen Probes Web Site : Relativistic Proton Spectrometer (RPS) », sur rbsp.jhuapl.edu (consulté le 7 mai 2016)

Sources

Voir aussi

Articles connexes

Lien externe