Charge Utile Scientifique

L'instrument scientifique Pilot (développé et opéré sous la responsabilité de l'IRAP avec le support de l'IAS, du CEA et du CNES, avec des contributions des Universités de Rome et de Cardiff) comprend :

• L'armature mécanique avec son baffle et le mécanisme de réglage du miroir primaire
• Le miroir primaire de 830 mm de diamètre utile
• Le photomètre
• L'électronique de lecture des détecteurs
• L'électronique de lecture des servitudes (UGTI), le calculateur instrument et les convertisseurs DC-DC (28V en ± 15V et +5V)
• L'inclinomètre

Schéma de l'instrument scientifique © IRAP

L'armature mécanique

La structure mécanique de la charge pointée est sous la responsabilité de l'IRAP. Elle est constituée des sous-systèmes suivants :

• la structure de maintien,

La structure de maintien permet de tenir le photomètre, le miroir primaire et le senseur stellaire alignés lors des phases de balayage, lors des essais au sol ou en vol. Elle assure aussi le maintien des électroniques de lecture des détecteurs et des servitudes. Cette structure, ossature de la charge pointée (instrument Pilot + Estadius), est logée dans le corridor situé entre les murs de la nacelle CNES. Elle est maintenue par l'axe de rotation en élévation et par le vérin fourni  et opéré par le CNES.

• le système de réglage du miroir primaire,

Ce système doit permettre de régler le miroir primaire en translation et rotation avec 6 degrés de liberté. L'option choisie est un hexapode à réglage manuel. La version motorisée a été abandonnée pour des raisons de coût, mais peut être implantée facilement avec ce système.

• le baffle de l'instrument.

Le baffle permet de protéger l'instrument des lumières parasites. Il est conçu de façon à minimiser l'entrée de rayons parasites dans le photomètre. Il permet aussi d'éviter que des rayons provenant du ballon ou de la Terre ne soient vus par le miroir primaire (même si la réflexion de ceux-ci n'entre pas directement dans le photomètre).

Structure et support de l'instrument

Le miroir primaire

Le miroir primaire est un miroir parabolique hors axe formant avec le miroir secondaire du photomètre un télescope de type Grégory hors axe. Ce miroir de 830 mm de diamètre utile est monté sur un support permettant l'accroche du système de réglage (un hexapode à vérins manuels). Il comporte des billes et cubes de référence pour permettre d'identifier la position de son foyer, l'axe principal incident (API) et l'axe principal réfléchi (APR). Une mesure précise de sa température est suivie par plusieurs capteurs lus pendant le vol par l'électronique de surveillance des températures.

Le photomètre

Le photomètre (développé et opéré sous la responsabilité de l'IAS) collecte, filtre et analyse la direction de polarisation des photons issus du miroir primaire. Les signaux sont conditionnés pour être traités par l'électronique de lecture extérieure au photomètre. Le photomètre est constitué d'un cryostat contenant l'ensemble optique refroidi par un réservoir ⁴He liquide. Les détecteurs sont refroidis à 300 mK par un réfrigérateur ³He. Il est pourvu de cubes et de billes/coins cubes de référence qui identifient l'axe de sortie et le foyer de l'ensemble optique. Ce foyer doit coïncider avec celui du miroir primaire.

Schéma du photomètre

Intérieur du photomètre et détecteurs

L'électronique de lecture des détecteurs (BolC)

Le BolC (développé et opéré sous la responsabilité du CEA) contrôle les détecteurs. Ceux-ci sont groupés en 8 matrices de 16 x 16 bolomètres (soit 2048 détecteurs) qui sont situées au plan focal de l'instrument. Le BolC assure quelques fonctions de servitude comme la mesure des températures des blocs détecteurs, ainsi que le recyclage du réfrigérateur ³He.

Électronique de l'instrument scientifique

L'électronique de lecture des servitudes (UGTI)

L'électronique instrument (développée et opérée sous responsabilité de l'IRAP) assure les fonctions suivantes :

• réaliser la lecture des températures cryogéniques (2 K à 77 K) et non cryogéniques (-70 °C et 60 °C) des composants du photomètre,
• lecture et contrôle de la source d'étalonnage des détecteurs (ICS),
• contrôle des autres servitudes de l'instrument (mesures de courants, tensions, chauffages),
• interface avec la commande du mécanisme de la lame demi-onde (qui permet de sélectionner la polarisation voulue pour les mesures),
• commande ou interface de commande d'une vanne cryogénique permettant la fermeture ou l'ouverture du réservoir d'hélium,
• recyclage du réfrigérateur hélium 3 redondant dans le cas où il y aurait 2 réfrigérateurs (le réfrigérateur nominal est géré par BOLC),
• contrôle des mises on/off des cartes électroniques de l'UGTI, du calculateur instrument (OBC) et de l'électronique du CEA (BOLC),
• dialogue avec le calculateur instrument (OBC) installé sur l'un des murs de la nacelle.