Instruments
Le télescope ECLAIRs et la mission SVOM (Page en cours d'actualisation)



La charge utile de la mission SVOM est composée d'un ensemble d'instruments:
- le télescope ECLAIRs qui déclenche une alerte lorsqu'un sursaut gamma est présent dans son champ de vue
- un ensemble de quatre détecteurs sensibles entre 50 keV et 5 MeV
- un ensemble de quatre caméras à grand champ opérant dans le visible
- un télescope optique à petit champ
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Les instruments de ECLAIRs

La localisation rapide et précise dans le ciel d'un sursaut gamma nécessite un système d'imagerie performant. L'élément clé du satellite est une caméra qui utilise le principe d'ouverture à masque codé, identique à celui  mis en oeuvre dans le cas de la mission INTEGRAL, l'observatoire européen du rayonnement gamma. Les objectifs scientifiques de la mission imposent que le dispositif de détection couvre une gamme d'énergie allant des photons X-mous (<10 keV) jusqu'aux X -durs/gamma de basse énergie (quelques centaines de keV). Le télescope ECLAIRs est constitué en fait de deux modules solidaires pointant la même région du ciel et couvrant chacun une gamme d'énergie spécifique mais avec un recouvrement notable. Les contraintes imposées dans le cadre de la filière minisatellite (poids, volume, consommation électrique...) ont conduit à la conception et réalisation d'un télescope particulièrement compact.

 

La caméra CXG (Caméra X et Gamma)

La CXG est une caméra X et gamma à grand champ (2 stéradians soit un carré de 80x80 degrés) sensible aux photons d'énergie compris entre 4 et 300 keV. Elle est chargée de déclencher l'alerte après détection d'un sursaut. Le plan de détection, situé à 46 cm du masque codé, est constitué d'une mosaïque de semi-conducteurs en CdTe (Tellure de Cadmium). Inspiré du plan de détection de la caméra IBIS/ISGRI à bord du satellite INTEGRAL, ces détecteurs ont été l'objet d'une phase de recherche et développement (R&D) dans le but de descendre le seuil de détection (énergie minimale détectable) le plus bas possible.  La mise au point d'une nouvelle électronique de lecture développée dans le cadre d'un programme R&D CdTe CNES-CEA a permis de fixer le seuil à 4 keV contre 12 keV dans le cas du détecteur ISGRI.  Cette performance est un point clé de la mission en permettant à la seule caméra CXG de couvrir une gamme d'énergie allant des photons X de basse énergie jusqu'aux photons de 300 keV alors que deux instruments distincts étaient nécessaires auparavant.

 


Schéma de la caméra CXG. Le masque (partie supérieure noire) est situé à 46 cm du plan de détection. Ce dernier consiste en un assemblage de 200 matrices de 32 détecteurs en CdTe (de dimension 4mmx4mm pour 1mm d'épaisseur), soit 6400 pixels au total. Dotée d'une électronique de lecture spécialement étudiée, ce plan de détection est sensible aux photons d'énergie comprise entre 4 et 300 keV. Le télescope est protégé du rayonnement et des particules indésirables par un matériau absorbant (en marron) et le tout repose sur une structure mécanique (barreaux bleus).

 

 La caméra ESXC (Eclairs Soft X-ray Camera)

Cette caméra est constituée de quatre petites caméras à grand champ (2sr), sensibles entre 1 et 10 keV. Pour chaque caméra élémentaire, le plan de détection, situé à 10 cm du masque codé, est constitué d’une mosaïque de 4 CCDs X en Silicium, préalablement développés pour la mission Suzaku. Le masque codé est constitué d’une feuille d’or ajourée par un ensemble de fentes composant un motif aléatoire et codant l’information dans une direction donnée. Deux caméras coderont l’information dans une direction, les deux autres caméras selon une direction orthogonale aux premières. L’analyse combinée des données des quatre caméras permettra de reconstruire les coordonnées du sursaut gamma avec une précision de 30 secondes d’arc. Ces caméras joueront le rôle de vernier par rapport à la CXG. La recherche et l’affinement des coordonnées du sursaut se feront en utilisant la position et la boite d’erreur (position la plus probable) préalablement calculées par la caméra CXG.

 


La caméra ESXC est constituée de quatre petites caméras à grand champ (2 sr chacune) sensibles entre 1 et 10 keV. Le masque (en jaune) est situé à 10 cm du plan de détection, constitué pour chaque caméra de quatre CCD (deux représentés sur le schéma de gauche, en vert). Ils enregistrent la position et l'énergie du photon X incident.

 

UTS (Unité de Traitement Scientifique)

Ce boitier électronique est en quelque sorte le cerveau du télescope. Il analyse en temps réel les données provenant de la caméra CXG, génère un signal de déclenchement et détermine la position du sursaut éventuellement affinée grâce aux données fournies par la caméra basse énergie (ESXC). Un message d'alerte est finalement transmis au sol via un signal VHF.

 

Les autres instruments de la mission SVOM

Outre le télescope Eclairs, la mission SVOM est constituée d'une panoplie d'instruments, embarqués sur le satellite ou en opération au sol.

Les moyens spatiaux 

GRM (Gamma-Ray burst Monitor)

 

 

Cet instrument est constitué d'un ensemble de deux détecteurs (quatre dans une version initiale du projet) chargés de mesurer la courbe de lumière de l'émission prompte du sursaut dans la gamme d'énergie 50 keV-5 MeV. Chaque détecteur est composé de deux plans scintillateur accolés l'un à l'autre vus par un tube photomultiplicateur. Ci contre un schéma représentant l'un des détecteur, le tube en vert abritant le photomultiplicateur.

 

 

WAC (Wide Angle Camera) ou caméra à grand champ

Ensemble de quatre caméras (des objectifs de 52mm de diamètre) à grand champ couvrant le quart du champ couvert par le télescope ECLAIRs pour observer dans le visible l’émission prompte du quart des sursauts détectés par ECLAIRs.

VT (Visible Telescope), le télescope optique

Télescope de 50 cm de diamètre à petit champ (30 minutes d’arc) dévolu à l’observation de l’émission rémanente précoce dans le visible.

Les moyens sol

GFT (Ground Follow-up Telescope)

Ensemble de deux télescopes robotiques, opérant tous deux dans le visible et le proche infrarouge, chargés de mesurer avec précision les coordonnées célestes du sursaut, de mesurer l’évolution photométrique de l’émission rémanente dans plusieurs bandes spectrales (du visible au proche infrarouge) et de fournir une estimation photométrique de son décalage vers le rouge. Afin d’assurer le meilleur suivi des observations menées à bord de la plateforme spatiale, il est envisagé d’implanter le GFT‑1 dans l’hémisphère sud et le GFT‑2 sur le territoire chinois à l’antipode du GFT‑1.

Réseau d'alerte

Le réseau d'alerte est une entité permettant un contact permanent du satellite vers le sol.

 

L'inclinaison de l'orbite de la mission (30 degrés) et la nécessité de garantir un contact permanent entre le satellite et le sol impliquent la présence d'un réseau de 38 antennes VHF judicieusement réparties sur le globe terrestre comme indiquée sur la figure ci-dessus à gauche. Chaque station (à droite, crédit Hete-2) est composée d'une antenne omnidirectionnelle, d'un récepteur VHF et d'un poste informatique.

CCS (Centre de Contrôle Scientifique)

Le Centre de Contrôle Scientifique est chargé de la gestion opérationnelle des équipements scientifiques embarqués et de leur étalonnage en vol, de la déspatialisation, du traitement, de l’archivage et de la distribution des données scientifiques.

 

maj : 27-03-2014 (1050)

 

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