Département de Physique des Particules

L’objectif principal du satellite franco-chinois SVOM (pour Space-based Variable Objects Monitor) est l’étude des sursauts gamma, qui sont des événements astrophysiques fascinants par leur apparition imprévisible sur le ciel et la formidable quantité d’énergie qu’ils libèrent sous forme de bouffées de rayons gamma, produits par l’explosion de certaines étoiles très massives ou la coalescence d’étoiles à neutrons. Ces événements sont révélés en rayons gamma, par la détection d’une source ponctuelle durant une fraction de seconde à quelques dizaines de secondes, rarement quelques minutes. L’observation de la source à de plus grandes longueurs d’onde (en rayons X, dans le visible et même en ondes radio) permet d’observer une rémanence de l’événement durant plusieurs heures et d’estimer ses caractéristiques, en particulier sa distance. Dans la plupart des cas il s’est produit dans l’univers très lointain et donc jeune.

A bord de SVOM, pour détecter les sursauts gamma, le télescope français ECLAIRs observera en permanence un sixième du ciel (2 stéradians) dans domaine des rayons gamma mous (de 4 à 150 keV) avec son télescope équipé d’un masque codé monté au-dessus d’un plan détecteur composé de 6400 pixels en tellurure de cadmium. Les photons détectés seront traités au sein de l’UGTS (Unité de Gestion et de Traitements scientifiques), le calculateur de bord de l’instrument, par le logiciel de vol développé au CEA.

Ce logiciel analysera en temps-réel les données pour détecter un sursaut gamma et le localiser à mieux de 12 arcmin sur le ciel, c’est-à-dire sur une zone du ciel plus petite que le disque apparent de la Lune. Il commandera alors le repointage automatique du satellite sur cette position, de sorte à rapidement observer la rémanence du sursaut avec les instruments à petit champ de vue embarqués : le télescope MXT français (en rayons X, dont le plan focal a été réalisé au CEA) et le télescope VT chinois (dans le visible). Le logiciel produira également une séquence de messages d’alerte émise par le satellite vers le réseau d’antennes réceptrices VHF français, déployé tout autour du globe. Ces alertes seront reçues et traitées au centre scientifique français (FSC) sous responsabilité du CEA, pour alerter la communauté mondiale d’observatoires du ciel transitoire de l’apparition d’un événement intéressant.

La version 7.0.2 du logiciel de vol livrée en août 2022 est l’aboutissement d’une dizaine de livraisons successives au CNES durant les deux dernières années, comportant des fonctionnalités à chaque fois augmentées. Ces versions étaient testées à l’aide d’un banc de test conçu au CEA autour d’un modèle du calculateur UGTS, puis validées au CEA par un système de conduite automatique de tests. Elles ont ensuite été utilisées successivement au CNES lors de campagnes de test et d’étalonnage de l’instrument en enceinte à vide, en employant des sources radioactives et un générateur à rayons X. Ce logiciel contient toutes les fonctions essentielles à la gestion de l’instrument, du contrôle commande du détecteur à l’acquisition des données photon par photon pour leur envoi en différé au sol, jusqu’à la détection en temps-réel des sursauts gamma par le logiciel scientifique.

Le logiciel est couplé à un circuit numérique programmable de type FPGA intégré dans l'UGTS, dont le firmware a également été réalisé au CEA et déjà livré en 2021. Ce circuit décharge le processeur, en effectuant l'acquisition en temps-réel des photons de la caméra, leur mise en paquet et envoi vers la mémoire du satellite, ainsi que leur pré-traitement pour le logiciel scientifique.