Mission
Objectifs scientifiques
Le projet Pilot est un projet clé d'astronomie du programme scientifique du CNES et de l'Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP) de Toulouse.
Pilot est un instrument (photomètre dont le plan focal est refroidi à 0,3 K) réalisé en partenariat entre le CNES et plusieurs laboratoires internationaux. Les partenaires principaux de sa conception et de la construction de l'instrument incluent l'IRAP (institut principal investigateur) ainsi que l'Institut d'Astrophysique Spatiale (IAS) d'Orsay pour le photomètre et le Commissariat à l'Énergie Atomique (CEA) à Saclay pour la fourniture de la technologie du détecteur du plan focal (développée au départ pour la mission spatiale Herschel). L’instrument PILOT comprend aussi des contributions des universités de Rome et de Cardiff. Le Cnes a lui conçu et construit la nacelle et le senseur stellaire diurne ESTADIUS.
Le projet Pilot est consacré à l'étude de la matière interstellaire et des signaux venant de l'origine de l'Univers dans les longueurs d'ondes submillimétriques. Avec une résolution de quelques minutes d'arc, il mesure la polarisation émise par la poussière interstellaire aux longueurs d'ondes autour de 240 micromètres.
Pilot est la seule expérience au monde dédiée à la cartographie à grande échelle de l'émission polarisée dans ce domaine spectral.
L'expérience Pilot tirera avantage de l'important gain de sensibilité permis aux altitudes stratosphériques et de l'utilisation de détecteurs bolométriques de grand format.
Pilot complètera les nombreuses expériences au sol et de lâchés de ballons qui sont couramment développés pour mesurer la polarisation du rayonnement cosmologique micro-onde CMB (Cosmic Microwave Background), et pour lequel l'émission polarisée de l'avant plan est souvent ignorée. Les mesures de PILOT complèteront également celles de Planck dans le domaine infrarouge en obtenant des mesures à plus haute fréquence dans l'infrarouge.
Pilot ne détectera pas seulement l'émission polarisée de la poussière, mais détectera aussi l'intensité de l'émission thermique de la poussière avec une très grande précision. Cela complètera les observations aux longueurs d'ondes de l'infrarouge lointain jusqu'au centimètre obtenues précédemment avec les expériences et missions spatiales Pronaos, Archeops et Planck.
Les résultats de Pilot permettront de gagner en connaissance sur les propriétés magnétiques des grains de poussière, et sur la structure du champ magnétique dans le milieu interstellaire diffus. Ceci est nécessaire pour avoir une idée précise de l'absorption par l'avant plan. Grâce à la haute sensibilité de Pilot au matériel interstellaire diffus, Pilot est le précurseur de futures missions spatiales cosmologiques et il permettra de définir les choix instrumentaux et techniques pour ces futures missions.
Trois vols au moins, d'une durée chacun au plafond (dans la stratosphère) d'au moins 24 heures sont prévus et 2015, 2017 et 2018. Les observations de Pilot couvriront une bonne partie de la galaxie.
Le premier vol Pilot a déjà été effectué, avec succès, en septembre 2015, depuis la base de Timmins, en Ontario, au Canada.
Le deuxième vol, prévu en avril 2017, en Australie, est déjà en préparation.
Mission
PILOT est une nacelle scientifique sous un ballon stratosphérique embarquant un instrument d'astronomie dans le submillimétrique.
L'aérostat qui emporte PILOT est constitué de l'ensemble du segment bord, il mesure plus de 300 m de hauteur. Il comporte le ballon avec sa chaîne de vol.
Le lanceur est un ballon stratosphérique ouvert. Il permet d'atteindre l'altitude d'environ 40 km afin de s'affranchir de l'absorption due à l'atmosphère terrestre. Le ballon est constitué des sous éléments suivants :
- Véhicule porteur (VP)
- Clapet
- Enveloppe : à son altitude de plafond, le diamètre de l'enveloppe est d'environ 120m pour un volume estimé de plus de 800 000 mètres cubes.
- Nacelle enveloppe (NEV)
La chaîne de vol est composée de :
- Séparateur principal
- Chaîne parachutable : le parachute permet de récupérer la nacelle scientifique en fin de vol. Il mesure 27 m de longueur. Lors de son ouverture, la nacelle scientifique peut subir jusqu'a 15g.
- Nacelle de Servitude Opérationnelle (NSO) : elle permet la réception et la transmission des données entre le segment bord et le segment sol. Pilot utilise le système NSO NOSYCA, développé et qualifié depuis quelques années. NoSYCA est un système de contrôle de vol bord/sol complet qui a été développé par le CNES pour répondre aux exigences de l'activité ballon de la sous-direction DCT/BL. Le précédent système bord et sol utilisé jusqu'à présent pour les vols BSO ne répondait pas aux exigences de redondance maintenant très strictes.
- Nacelle charge utile (NCU) ou La nacelle scientifique : elle est constituée de la nacelle à l'intérieur de laquelle est logé l'instrument scientifique.
© CNES/GRIMAULT Emmanuel, 2015
