Le satellite

Le télescope spatial Ariel 4ème mission M de l’Agence Spatiale Européenne

Ariel, (Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey), est la 4ème mission spatiale de classe intermédiaire du programme Cosmic Vision de l’Agence Spatiale Européenne (ESA). L’adoption par le Comité des programmes scientifiques de l’ESA en Novembre 2020 a donné le feu vert, au terme des phases d’études, pour la réalisation de la mission.

Le lancement est prévu en 2029 par une fusée Ariane 6 depuis le Centre Spatial Guyanais à Kourou. Le CEA, le CNES et le CNRS sont responsables de la livraison du spectromètre AIRS (Ariel InfraRed Spectrometer) qui équipera le télescope.​

La mission

Durant ses quatre années prévues de mission, Ariel sondera l’atmosphère d’environ 1 000 exoplanètes lors de transits ou d’éclipses. Ces planètes cibles auront des tailles variant des géantes gazeuses aux super-Terres, en passant par les mystérieuses sub-Neptune, orbitant des étoiles de différents types spectraux. Ariel se concentrera sur les planètes  « chaudes «  (températures supérieures à 400 Kelvin, 120°C) qui ont une atmosphère dynamique et bien mélangée.

Ariel pourra y détecter des molécules comme :

 Ariel mesurera la composition et la structure de ces atmosphères planétaires et détectera la présence de nuages. En observant sur de longues durées quelques planètes, Ariel pourra fournir quelques données météorologiques. Enfin, en prenant en compte la température de l’atmosphère et sa composition, les scientifiques pourront en déduire la composition des cœurs planétaires.

Ariel est constitué d’un télescope spatial avec un miroir primaire elliptique (1,10 x 0,73 mètre). Au foyer du télescope, deux instruments serviront à analyser ces atmosphères planétaires.

Le spectromètre infrarouge AIRS (Ariel InfraRed Spectrometer) couvre des plages de longueurs d’onde entre 1.95 à 7.8 microns, avec une résolution spectrale R=30-200.
FGS (Fine Guidance system) couvre, en parallèle, la plage 0.5-1.2 microns avec des canaux photométriques et un spectrographe à basse résolution entre 1.2 et 1.95 microns.
La charge utile instrumentale sera refroidie passivement à 55 Kelvin (-218°C) grâce à des boucliers thermiques. Les détecteurs de AIRS seront refroidis de manière active à une température de fonctionnement de 35 Kelvin (-238°C).

La mission est coordonnée par l’investigateur principal Giovanna Tinetti et l’agence spatiale du Royaume-Uni qui mènent un consortium de plus de 60 instituts répartis dans 15 pays européens.

Les deux partenaires principaux sont la France et l’Italie, avec de nombreuses contributions européennes : Allemagne, Autriche, Belgique, Danemark, Espagne, Hongrie, Irlande, Pays-Bas, Pologne, Portugal, Suède, République Tchèque. Les États-Unis sont associés par la fourniture d’éléments du FGS, via la NASA. Le Canada et le Japon viennent aussi de nous rejoindre. Airbus vient d’être sélectionné pour la fourniture de la plateforme du satellite.

L’équipe française, composée du CNES, du CEA et du CNRS, a pris en charge la conception, la réalisation et la livraison du spectromètre AIRS. Le travail s’effectue sous la maîtrise d’œuvre CEA-Irfu, avec des contributions majeures des laboratoires du CNRS et de ses partenaires : l’Institut d’astrophysique spatiale (IAS), le Laboratoire d’études spatiales et d’instrumentation en astrophysique (LESIA) et l’Institut d’astrophysique de Paris (IAP). Le CNES, maître d’ouvrage, offre un support d’expertise aussi souvent que nécessaire. Les laboratoires français sont aussi engagés dans la préparation et l’analyse des données Ariel, ainsi que dans l’exploitation scientifique de la mission.

Vidéo : Welcome to Ariel

Giovanna Tinetti, Investigatrice Principale de la mission Ariel.

Vidéo : Le satellite Ariel

Présentation du satellite

Quelques images

Ariel possède un miroir elliptique et sera en orbite au point Lagrange L2

Ariel sera en orbite au point de Lagrange L2, derrière la Lune, à 1.5 millions de km.Pour en savoir plus: Les points de Lagrange sont donc les points où les attractions solaires et terrestres sont exactement compensées par la force centrifuge sur orbite. Il suffit de très peu de carburants et de correction de trajectoire pour rester autour de ces positions. 

Au point de Lagrange L2,le satellite peut garder ses panneaux solaires tournés vers le Soleil et pointer son télescope vers l’extérieur, protegé par ses boucliers thermiques. Cette position privilégiée, pour un satellite d’observation, permet de minimiser les émissions électromagnétiques indésirables du Soleil et de la Terre. Le JWST, Euclid, Roman sont ou seront deployés aussi en L2.

Ariel a un miroir elliptique, et le tube du télescope couché sur 3 boucliers thermiques le protégeant de la lumière du soleil. 

Il est ainsi refroidit passivement à 55 K (-220 degrés Celsius). Cela permet d’assurer une excellente stabilité thermique à Ariel.
Les instruments scientifiques sont disposés derrière le miroir primaire. La partie basse est la plateforme qui sera fournie par Airbus. 

La spécificité d’Ariel par rapport aux autres missions ESA est que le consortium fournit le télescope, les instruments scientifiques et les boucliers thermiques, les harnais etc.

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