9 Octobre 2014

Mission

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Objectifs Scientifiques

Comprendre l'origine et l'évolution des galaxies, des étoiles, des planètes, de la Terre et de la vie elle-même sont des objectifs fondamentaux de la Science en général et de l'Astronomie en particulier. Bien que d'impressionantes avancées aient été faites dans les deux dernières décennies, notre connaissance de la façon dont l'Univers en est arrivé à ressembler à ce qu'il est aujourd'hui est loin d'être complète. Une idée complète des processus impliqués est possible uniquement avec des observations dans les grandes longueurs d'ondes infrarouges du spectre électromagnétique. C'est dans cette gamme que les objets astronomiques émettent la plupart de leurs radiations lorsqu'ils se forment et évoluent dans des régions où l'obscurcissement par les poussières empêche leur observation dans le visible et le proche infrarouge.

Au long du dernier quart de siècle des observatoires spatiaux infrarouge successifs (IRAS, ISO, Spitzer et AKARI) ont révolutionné notre compréhension de l'évolution des étoiles et des galaxies. Les observations en moyen infrarouge et infrarouge lointain ont mené à des découvertes étonnantes telles que les Galaxies Infrarouges Ultra Lumineuses (Ultra Luminous Infrared Galaxies : ULIRGS), les processus de base de la formation des étoiles depuis la "classe 0", cœurs pré-stellaires, jusqu'au nettoyage des disques proto-planétaires gazeux et la présence d'excès de poussière autour des séquences d'étoiles principales. L'Observatoire Spatial Herschel lancé en 2009 continuera son travail dans l'infrarouge lointain et le sub-millimétrique et JWST, qui doit être lancé en 2018, fournira une aide majeure aux capacités d'observation dans la gamme 2 - 28 µm.

Les missions infrarouge précédentes ont été entravées par la nécessité de refroidir le télescope et les instruments à < 5 K en utilisant des liquides cryogéniques. Ceci a limité la taille des ouvertures à 1 m et notre vue de l'Univers infrarouge a celui d'une mauvaise résolution spatiale et d'une sensibilité limitée. La mission Herschel addresse le premier de ces problèmes en employant un miroir de 3 m pour accroître de façon importante la résolution spatiale disponible, mais en raison du refroidissement à seulement 80 K, il n'offre qu'une augmentation modeste dans la sensibilité dans la gamme 55 - 210 µm en comparaison avec les moyens antérieurs. JWST fournira un accroissement majeur à la fois en résolution spatiale et en sensibilité mais uniquement jusqu'à 28 µm.

C'est dans ce contexte que la mission SPICA (SPace Infrared telescope for Cosmology and Astrophysics) de la JAXA est proposé. SPICA est un observatoire qui proposera des capacités d'imagerie et spectroscopiques dans la gamme de longueurs d'ondes de 5 à 210 µm avec un télescope de 3 m comme Herschel, mais maintenant refroidit à une température de moins de 6 K. En combinaison avec une nouvelle génération de détecteurs hautement sensibles, le télescope à basse température nous permettra d'atteindre la sensibilité limitée du ciel sur toute la bande de 5 à 210 µm pour la première fois.

Avec ces capacités scientifiques puissantes, SPICA fournira des réponses uniques et révolutionaires à ces questions clés, et c'est dans ce but que les objectifs scientifiques de SPICA ont été définis :

  • La formation et l'évolution des systèmes planétaires :
    • gaz et poussièe dans les disques proto-planétaires, eau incluse, et leurs lien avec la formation planétaire ;
    • minéralogie des disques de débris ;
    • les atmosphères des exoplanètes gazeuses ;
    • composition des objets de la Ceinture de Kuiper.

  • Cycle de vie de la poussière :
    • physique et chimie du gas et de la poussière dans la Voie Lactée et les galaxies proches ;
    • minéralogie de la poussière ;
    • traitement de la poussière dans les restes des supernova et l'origine de la poussière interstellaire dans l'Univers jeune.

  • La formation et l'évolution des galaxies :
    • connexion AGN/explosion stellaire au cours du temps cosmique et en fonction de l'environnement ;
    • co-évolution de la formation d'étoile et de trous noirs super-massifs ;
    • formation d'étoile et histoire de la répartition de masse des galaxies en relation avec les structures de grande échelle ;
    • la nature du Fond Cosmique Infrarouge.

Mission

SPICA sera lancé par une fusée H2A-202 de la JAXA depuis le Centre Spatial de Tanegashima en 2020 et doit avoir une durée de mission nominale de 3 ans (objectif 5 ans) en orbite autour du point L2.

Une orbite en halo de large amplitude est prévue, de période 180 jours et de demi grand axe d'amplitude d'environ 750 000 km.

La phase en orbite basse terrestre (LEOP : Low Earth Orbit Phase) doit durer 3 jours, la phase de recette en vol, 2 mois et le refroidissement devrait prendre 168 jours.