©ESA
L’ESA a adopté Ariel (Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey), 4ème mission spatiale de classe intermédiaire de son programme Cosmic Vision. Le lancement est prévu en 2029 par une fusée Ariane 6 depuis le Centre Spatial Guyanais à Kourou. 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. Pierre Olivier Lagage, astrophysicien à l'Irfu, est l’un des 2 co-PI pour le consortium ARIEL ; l’autre co-PI est Jean-Philippe Beaulieu de l’IAP.
Le travail sur AIRS s’effectue sous la maitrise d’œuvre CEA-Irfu, avec des contributions majeures 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.
Au sein de l'Irfu:
- Le DAp est responsable du système de détection (plan focal détecteur et électronique associée, tests);
- Le DIS effectue les analyses mécaniques et thermiques du plan focal et contribue à la ralisation des bancs de tests;
- Le DEDIP contribue au segment sol de l'instrument.
Pierre-Olivier Lagage, co-PI français pour le consortium Ariel, présente cette mission:
La lumière de l’étoile hôte d’une exoplanète observée par Ariel est filtrée par l’atmosphère de la planète qui se trouve sur la ligne de visée entre le télescope et l’étoile. Ariel détectera ainsi les molécules présentes dans les atmosphères de 1.000 exoplanètes grâce à des observations spectroscopiques © ESA, C. Carreau, ATG medialab
Durant ses quatre années prévues de mission, Ariel sondera l'atmosphère d'environ 1000 planètes 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 kelvins, 120°C) qui ont une atmosphère dynamique et bien mélangée.
Ariel pourra y détecter des molécules comme l'eau, le méthane, le monoxyde ou le dioxyde de carbone ainsi que l'ammoniaque ou le cyanure. 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 kelvins (-218°C) grâce à des boucliers thermiques. Les détecteurs de AIRS seront refroidis de manière active à une température de fonctionnement de 35 kelvins (-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.
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• Le Département d'Électronique des Détecteurs et d'Informatique pour la Physique (DEDIP) • Le Département d'Astrophysique (DAp) // UMR AIM
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