PILOT est un projet international : plusieurs équipes de recherche et d’ingénierie, principalement européennes, contribuent à la conception et à la réalisation de la mission PILOT. Côté français, les responsables de la mission et du développement sont le CNES (Maître d’Ouvrage mais aussi partenaire technique) et l’IRAP, responsable scientifique de la mission et maître d’œuvre de l’Instrument.
L’instrument comporte aussi des contributions majeures de l’IAS (photomètre) et du CEA (plan focal). La participation étrangère au développement est italienne et anglaise, mais plus largement européenne, avec une implication de l'ESA sur l’analyse de lumière parasite et l’exploitation scientifique.
Dédié à l’étude de l’origine de l’Univers, l’instrument PILOT (Polarized Instrument for Long wavelength Observation of the Tenuous interstellar medium) mesure l’émission polarisée des grains de poussières du milieu interstellaire (et son intensité).
Cette mesure sert à compléter et préciser, en fréquence, polarisation et résolution, celles réalisées par les précédentes expériences d’astronomie dédiées à la caractérisation du fond diffus cosmologique (Planck, Herschel ou Pronaos par exemple, pour parler d’expériences européennes sur satellites ou sous ballons).
La nacelle PILOT crédit : CNES
Le fond diffus cosmologique est constitué des premières lumières émises par l’Univers, et sa caractérisation précise, en intensité et polarisation, est essentielle pour permettre aux scientifiques de valider les modèles théoriques sur son évolution.
Aussi PILOT joue un rôle important pour caractériser puis soustraire la contribution des grains de poussières interstellaires, qui font partie des signaux « parasites » (ou « avant-plans ») qui se superposent aux signaux que les scientifiques cherchent à détecter. Il permet de plus d’améliorer la caractérisation du champ magnétique présent dans les zones observées, et d’aider à la compréhension de son rôle.
La mission scientifique PILOT prévoit de comporter au moins trois vols, destinés à recueillir des données de trois zones particulières du ciel, dans et hors du plan de notre galaxie.
Pour être protégé lors d’un vol, l’instrument PILOT est enchâssé dans une nacelle ouverte dédiée, conçue et réalisée par le CNES, offrant à la fois la robustesse aux contraintes du vol (et notamment de l’atterrissage) tout en conservant une structure légère. Indispensable pour les besoins de la mission, la nacelle offre aux instruments tous les services d’une plateforme de satellite.
Elle permet aussi de connaître à tout instant sa position dans l'espace et de pointer la charge utile dans une direction donnée avec une très grande précision. Nous parlons donc ici d’une nacelle dite « pointée », savoir-faire particulier du Cnes, fort apprécié de la communauté scientifique internationale.
Développé par le CNES, en parallèle des travaux sur la nacelle PILOT, un senseur stellaire diurne, appelé ESTADIUS, repère la position de la nacelle par rapport à un catalogue d'étoiles, avec une précision de l’ordre de 1 arcsec (1/3 600 de degré). C’est un atout majeur du dispositif de pointage, fort apprécié dans les expériences d’astronomie sous ballon, de jour comme de nuit.
Le premier vol PILOT s’est déroulé depuis la base de Timmins au Canada du 20 au 21septembre 2015 sous un Ballon Stratosphérique Ouvert du CNES de 800 000 m3.
Une fois le vol effectué, la nacelle et sa charge utile ont été récupérées, ramenées en France, puis démontées pour tout vérifier, tester et améliorer les performances pour le vol à venir, sur la base des résultats déjà prometteurs du premier. Puis tout a été réassemblé et revalidé, et les voici à nouveau prêtes à voler, pour un vol plus long et plus performant encore que le premier. De plus, ce vol n°2 permettra d’observer des zones du ciel, particulièrement intéressantes pour les scientifiques, et non observables depuis l’hémisphère Nord. Autant dire, qu’ils attendent ce vol avec impatience !
Après les derniers essais de caractérisation du comportement de la nacelle complète, en vue des observations scientifiques, la Revue d’Aptitude au Lâcher du 5 décembre 2016 autorise le départ du matériel. PILOT partira vers l’Australie d’ici la fin de l’année, pour un vol sous ballon qui devrait être réalisé entre fin mars et mi-avril 2017.
Les opérations de vol seront conduites en temps réel, sur place, par les équipes de la sous-direction Ballons du CNES (et ses supports en intégration et pointage), l’équipe instrument et les scientifiques. Cette équipe d’experts est de taille très réduite par rapport aux équipes de développement d’expériences sur satellite. Elle est indispensable au pilotage en temps réel d’une nacelle et d’un instrument si complexes, dans un temps limité, en tenant compte des conditions réelles de vol (météorologie, ciel tournant, heure de lâcher modifiable au dernier moment, altitude et températures de vol, etc.) qui nécessitent des ajustements et un suivi très spécifiques en temps réel. C’est ce qui maximise le retour sur investissement.
Un troisième vol au moins, en 2018 ou 2019, est demandé par les scientifiques. Le choix de la date et de la base de lancement (Australie, Canada, Suède) dépendra des observations réalisées lors du deuxième vol, des priorités scientifiques à venir ensuite et des contraintes programmatiques, les campagnes de vols de Ballons Stratosphériques Ouverts regroupant plusieurs vols scientifiques.
