Le télescope à rayons X MXT, un des deux instruments sous responsabilité française de la charge utile du satellite sino-français SVOM, vient de franchir une étape importante dans le déroulement du projet, l’étalonnage de l’instrument. Trois semaines intensives de travail, entre octobre et novembre 2021, ont été nécessaires aux équipes du CNES et du CEA, avec le support de l’IJCLab d’Orsay, de l’Université de Leicester et du MPE de Garching pour vérifier que ses performances répondaient parfaitement au cahier des charges scientifiques. Cet étalonnage, opéré à l’installation Panter du MPE, s’est déroulée au cours de plusieurs phases, toutes franchies avec succès. MXT est dorénavant prêt pour poursuivre son aventure, l’intégration sur la plateforme du satellite SVOM en 2022, le lancement à bord de la fusée Longue Marche 2C en 2023 pour ensuite accomplir avec les autres instruments du projet sa mission de découverte des sursauts gamma et du ciel transitoire.
Le Microchannel X-ray Telescope (MXT) est un télescope focalisant sensible dans la gamme des rayons X compris entre 0.2 keV et 10 keV. Il est l’un des quatre instruments composant la charge utile du satellite SVOM (Space based multi-band astronomical Variable Objects Monitor). Le télescope innovant MXT utilisera pour la première fois dans l’espace une optique de type « Lobter Eye » basée sur l’assemblage de millions de micropores en verre plombé. Comme pour tout instrument scientifique, la phase d’étalonnage constitue une étape importante sinon cruciale dans l’évaluation de son bon fonctionnement et de ses performances, requérant ici une attention plus particulière pour un dispositif original et à objectif spatial.
A gauche : Le télescope MXT placé dans la cuve de l’installation Panter dont le tube a un diamètre de 1 m. On distingue au centre de ce cliché la mosaïque de 25 éléments carrés constituant l’optique « Lobster Eye ». L’alignement du télescope par rapport au faisceau X fourni par Planter est une étape critique de la procédure d’étalonnage. Au centre : Vue sur la caméra, le boitier noir est l'électronique FEE (Front End Electronics ou électronique de proximité, destinée à piloter et lire le détecteur). A droite : On distingue les deux ordinateurs de bord (en noir, un nominal et un modèle redondant) sur le côté dont le rôle est d’alimenter et de contrôler thermiquement l’ensemble du télescope, de localiser les sources en temps réel et d’assurer l’interface avec l’ordinateur de bord chinois. (crédit: CNES)
Durant les mois d’octobre et novembre 2021, après une première campagne de tests des différents modules effectuée en 2020, les essais « End-to-End » du modèle de vol complet se sont déroulés à Panter. Panter est une installation du Max Planck Institut für Extraterrestrische Physik (MPE), située à proximité de Munich en Allemagne et unique en Europe. Cette installation de premier plan permet de caractériser les optiques et les télescopes dans la gamme des rayons X (0.2-10 keV). Longue de 132 m, une distance qui permet de reproduire avec une bonne fidélité le flux provenant de sources célestes (très faible divergence du faisceau), cette installation a parfaitement rempli son rôle. Au tableau de chasse de Panter figurent déjà les étalonnages des missions comme EXOSAT, BeppoSAX, JET-X, ABRIXAS, XMM-Newton, Swift, Suzaku, HXMT-Insight, eROSITA et donc maintenant MXT.
Cette campagne, qui a impliqué les équipes CNES et CEA (avec le support de l’IJCLab d’Orsay de l’Université de Leicester et du MPE), a permis la validation finale de la configuration thermique et électrique du télescope, les alignements mécaniques, mais surtout la mesure finale des performances scientifiques de MXT (y compris de la localisation en temps réel par le logiciel embarqué).
Les caractéristiques de la fonction d’étalage (composée par un pic central et une structure en croix), leurs variations en fonction de l’énergie et la position sur le champ de vue ont été mesurées. La ligne de visée du télescope a été également mesurée, ce qui permettra une intégration la plus juste sur la plateforme du satellite SVOM ainsi que la détermination précise de la surface efficace du télescope.
A gauche : Première lumière de MXT à l’énergie de 1.5 keV. Le signal en croix résulte du principe de l’optique du télescope. Au centre : Somme représentative de tous les spectres mesurés à Panter pendant cette campagne d’étalonnage. Les données sont actuellement encore en phase d’analyse. A droite : L'équipe MXT en attente des premiers photons après l'allumage du faisceau. (crédit: CNES/CEA)
En parallèle, des mesures de la réponse en mode spectroscopie du plan détection ont été effectuées en exploitant le flux direct (proportion des photons n’ayant pas interagi avec l’optique), et ce en couvrant toute la gamme d’énergie de MXT. Les derniers jours de tests ont été utilisés pour caractériser la réponse du télescope à la lumière visible et infrarouge (en utilisant des lasers) pour simuler l’influence de la « stray light », i.e. la lumière réfléchie par l’atmosphère terrestre qui, une fois la caméra MXT placée en orbite, pourrait perturber les mesures de MXT en constituant une source de pollution à basse énergie.
Cet étalonnage a mobilisé les équipes MXT, dont une équipe de techniciens, ingénieurs et chercheurs de l’Irfu et du DAp, et ce pendant plusieurs semaines. Les analyses détaillées sont en cours, mais on peut d’ores et déjà affirmer que l’équipe MXT livrera à la mission SVOM, après plusieurs années de travail, un télescope en bonne santé et bien caractérisé !
Contacts CEA: Diego Götz, Aline Meuris
Voir aussi:
Le site SVOM
Le site de l'installation PANTER du MPE Garching (en anglais)
Rédaction: Diego Götz, Aline Meuris, Christian Gouiffès
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