Y’a t-il un PILOT dans le ballon ?

L’instrument d’astronomie qui sera embarqué sous un énorme ballon stratosphérique du CNES dans les années à venir vient d’être testé au Centre spatial de Toulouse. Les résultats sont remarquables. Après plusieurs jours de réglages minutieux et de refroidissement (les détecteurs fonctionnant à 0.3 degré seulement au-dessus du zéro absolu, -273 °C environ), les ingénieurs ont allumé la lampe de calibration, placée dans un grand collimateur construit spécifiquement, pour simuler une source lumineuse à l’infini. L’image de la source, est apparue du 1er coup sur les écrans avec une qualité exceptionnelle le 10 octobre ! Un grand pas de franchi dans la préparation de l’expérience. Sur la photo de PILOT, réalisée le 25 septembre 2013 au Centre spatial de Toulouse, le collimateur est le grand tube violet qui se situe dans la partie supérieure gauche de l’image. En bas, à droite, on aperçoit le miroir incliné de l’instrument PILOT, en partie dissimulé derrière les structures d’assemblage.

Le projet PILOT est une expérience d’astronomie qui vise à étudier l’émission polarisée, dans l’infrarouge lointain et le submillimétrique, des grains de poussière présents dans la matière interstellaire de notre galaxie. Par l’analyse des propriétés d’alignement des grains avec le champ magnétique galactique, ces mesures permettront de cartographier la direction et l’intensité du champ magnétique à grande échelle, mais aussi de connaître les propriétés magnétiques des grains de poussière interstellaire et ainsi d’en déduire de nombreuses caractéristiques telles que leur taille, leur rotation etc. Ces grains jouent en effet un rôle primordial dans le cycle de la matière et notamment dans la formation des objets massifs. Ils sont les briques de base des noyaux solides des futures planètes et autres astéroïdes.

Les données de PILOT seront également précieuses pour aider à différencier l’émission dite d’avant-plan de notre Galaxie de celle du fond diffus cosmologique (CMB) dans les expériences de mesure de la polarisation du CMB. Dans les mois qui viennent, les équipes vont se consacrer à étalonner finement la réponse de l’instrument complet. En parallèle, la préparation des logiciels de traitement des données a débuté, avec notamment un atelier le 1er octobre dernier, qui a réunit des scientifiques et ingénieurs de plusieurs laboratoires français et européens.

PILOT embarquera dans la nacelle d’un ballon stratosphérique ouvert. Ceux du CNES décollent régulièrement depuis la base de lancement de Kiruna, en Suède et aussi, à Timmins, au Canada. L’instrument est fourni par l’IRAP avec une forte contribution de l’IAS et du CEA, et avec des contributions des Universités de Rome et de Cardiff.

La France est l’un des rares pays avec les États-Unis et le Japon à maîtriser l’ensemble des techniques nécessaires aux vols ballons. Depuis 1961, elle a réalisé plus de 3000 lâchers en se basant sur les compétences internes au CNES en thermo- et aérodynamique, mécanique, thermique, électronique et informatique, mais aussi un industriel associé (Zodiac).

Située à une latitude d’environ 48°N (même latitude que Paris mais avec beaucoup plus de neige en hiver et moins d’habitants à l’année), la base de Timmins est amenée à remplacer les bases françaises d’Aire-sur-l’Adour (Landes) et de Gap-Tallard (Hautes Alpes). Celles-ci ne sont plus utilisées depuis 2007 en raison d’une trop forte densité de population dans les zones d’atterrissage. « Pour les scientifiques, il était essentiel de conserver une base de lancement à moyenne latitude : 40 ans de données existent pour ces régions stratosphériques aux régimes de vent bien caractéristiques » explique Françoise Delcelier-Douchin, responsable du développement des filières ballons au CNES. Et d’ajouter : « Mais l’arrêt des lâchers depuis Aire-sur-l’Adour n’est que momentané. Nous travaillons sur des lâchers avec des amerrissage dans l’Atlantique. »

Il existe actuellement quatre catégories principales d’aérostats suivant le domaine de vol :

– ballons stratosphériques (BSO, MIR, BPS)

– ballons traceurs troposphériques (BPCL)

– ballons Aéroclippers (semi-captifs dérivants)

– ballons captifs

Le volume des plus grands BSO utilisés par le CNES peut atteindre 1 200 000 m3.

Pour donner quelques ordres de grandeur comparatifs, celà représente :

– une hauteur de l’aérostat déployé, chaîne de vol comprise, de ~ 300 m, proche de celle de la Tour Eiffel ;

– l’enveloppe, à elle seule, a une hauteur qui peut atteindre celle d’un immeuble de 35 étages ; son diamètre équivaut à l’envergure de 2 Airbus A-340 ;

– une surface de l’enveloppe, si on la déployait à plat équivalente à ~ 8 terrains de rugby ;

– un volume qui pourrait largement contenir le Centre Pompidou-Beaubourg

Audio –> Explications sur les ballons du CNES