STRATO SCIENCE 2015 : PILOT lèvera un voile de poussières...

Ballon principal du vol PILOT. Crédits CNES  E. GRIMAULT 2015.

Les progrès de la Cosmologie (étude de la structure, de l'origine et de l'évolution de l'Univers) résultent de la contribution de multiples équipes scientifiques d’astrophysiciens sur la planète, chacune apportant sa pierre à l'édifice d'une des questions fondamentales de l'Humanité : connaître les 1ers instants de la création de l’Univers...

Ce dernier étant en expansion, tout événement ancien le concernant requiert des observations à de très longues distances. Or, plus longue est la distance d’observation, plus le nombre de
« polluants » de la mesure d’intérêt est grand.

L’une des missions du télescope de PILOT (Polarized Instrument for Long wavelength Observation of the Tenuous interstellar medium) sera de mesurer l'émission polarisée (et son intensité) des grains poussières du milieu interstellaire (« matière » qui remplit l'espace entre les étoiles) de notre galaxie. Cette mesure est essentielle car elle permettra ensuite de soustraire la contribution de ces grains de poussière (faisant partie des « polluants ») de la mesure globale, et, pour ainsi dire, de la « nettoyer ».

L'instrument de PILOT est un télescope constitué :

• d'un miroir principal d'un mètre de diamètre qui recueille le signal d’observation (des rayonnements) en provenance de la zone de visée ..., apuré des phénomènes parasites environnants grâce à la présence d’un baffle

• d’un photomètre, cœur de l’instrument, incluant :
• une zone de réception du signal concentré par le miroir, constitué de 2048 bolomètres, petites unités très sensibles aux rayonnements et qui fonctionnement à de très basses températures (ici, 0,3 Kelvin, soit -272.85 °C ). L’énergie reçue par le bolomètre conduit à son échauffement qui modifie sa résistance. Cette résistance, transformée en potentiel électrique donne la mesure attendue
• un cryostat, chargé d’assurer la bonne température des bolomètres

• d’unités électroniques de gestion de l’instrument

Pour être à même d’effectuer un vol sous ballon, l’instrument PILOT a été enchâssé dans une nacelle dédiée, 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 (la masse est l’ennemi du monde de l’aérostation).

Conçue sous forme de deux murs parallèle en treillis de barres et de boules d’aluminium, la nacelle offre un couloir central permettant d’accueillir l’instrument.

Indispensable pour les besoins de la mission, la nacelle permet de connaître sa position dans l'espace et de pointer dans une direction donnée avec une très grande précision. Nous parlons donc ici d’une nacelle « pointée » ; les récents travaux menés au CNES sur la qualité et les performances de pointage permettent d’offrir la précision requise pour PILOT.

Projet international, plusieurs équipes de recherche et d’ingénierie européennes ont contribué à la conception puis à la réalisation de la nacelle PILOT  : côté français, des laboratoires du CNRS, des  établissements/agence publics  (CEA et CNES) ; la participation étrangère est Italienne et Galloise mais plus largement européenne avec l'implication de l'ESA :

• Le CNES a assuré la maîtrise d'ouvrage, la coordination système et le développement de la nacelle pointée, incluant le senseur stellaire Estadius 
• L'IRAP (Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie ) a défini le besoin scientifique et assuré la maîtrise d'œuvre de l'instrument scientifique ; l'exploitation des données résultant du vol sera également coordonnée par l'IRAP
• L'IAS (Institut d'Astrophysique Spatiale d'Orsay) a assuré la maîtrise d'œuvre du photomètre
• Le CEA (Commissariat à l'Energie Atomique ) a fourni le plan de détection (bolomètres)
• L'Université de Cardiff a fourni une partie des composants optiques
• L'Université de Rome a développé principalement le cryostat permettant la tenue en froid des détecteurs