La sonde Cassini va terminer ce 15 septembre 2017 sa mission de plus de 13 ans autour de Saturne. A son bord, le plus petit instrument, un détecteur de seulement 5 milimètres de long, a été mis au point par le Departement d'Astrophysique du CEA-Irfu qui en a assuré la réalisation en collaboration avec le CEA/Leti (Laboratoire d'électronique et des techniques de l'information). Ce détecteur, qui est au coeur du spectromètre infrarouge CIRS (Composite InfraRed Spectrometer » ou « Spectromètre Infrarouge Composite »), a permis de mesurer la température des anneaux de Saturne avec une résolution inégalée et a permis de découvrir également de nombreuses molécules dans l'atmophère de Saturne et de son satellite Titan.
Le thermomètre des anneaux
Le spectromètre infrarouge CIRS est constitué de détecteurs sensibles à la lumière infrarouge (de longueur d'onde de 7 microns à 1 millimètre) placés au foyer d'un télescope de 50 cm de diamètre. D'un poids total de seulement 40 kg, CIRS consomme moins de 30 watts de puissance électrique et a fonctionné durant toute la mission de la sonde Cassini.
Le détecteur principal de CIRS est constitué de deux barrettes de dix détecteurs composés d'un matériau semi-conducteur (HgCdTe ou tellure de mercure et de cadmium) refroidis à une température d'environ 80K (soit -193°C). Chaque élément couvre un champ de vue de 0,27 mrad, offrant une résolution spatiale de 40 km dans le profil atmosphérique vertical de Titan, le satellite de Saturne ou permetant de résoudre des détails de 100 à 200 km à peine dans les anneaux de Saturne.
Le Département d'Astrophysique du CEA (DAp) a assuré la réalisation des barrettes de détecteur et de l'électronique de traitement, en collaboration avec le Département d'Ingénierie des Systèmes (DIS) et le laboratoire LETI du centre CEA de Grenoble, financée en partie par le Centre National d'Etudes Spatiales (CNES).
Durant l'ensemble de la mission Cassini, l'instrument CIRS a fourni plus de 100 millions de spectres infrarouges qui ont permis de réaliser des cartes en 3 dimensions de la température et de la composition des atmosphères de Jupiter (lors du passage de la sonde près de la planète géante), de Saturne et de son satellite Titan.
Il a pu aussi établir pour la première fois une carte très précise de la température des anneaux, en résolvant des détails de 100 à 200 km à peine, un record dans le domaine infrarouge et qui restera inscrit pour longtemps dans les annales. Les anneaux de Saturne sont un monde totalement gelé car la température moyenne est extrêmement basse, environ 100K (soit -173°C). La carte a aussi révélé des différences de température entre les différents anneaux.
Voir – CIRS : lumière rouge sur Saturne (30 juin 2004)
– Saturne à pile et face (13 janvier 2005)
– Cassini rencontre les anneaux (24 février 2005)
– Cassini-CIRS : Un spectromètre infrarouge pour la sonde Cassini
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