19 Juin 2014

Mission

Timeline

Objectifs Scientifiques

Le but principal de la mission Planck est de répondre à des questions clés de la cosmologie en déterminant la géométrie et le contenu de l'Univers, et en répondant à la question : quelles théories décrivant la naissance et l'évolution de l'Univers sont correctes ? Pour cela, Planck observera les fluctuations primaires du rayonnement cosmique fossile CMB (Cosmic Microwave Background), émis il y a 13 milliards d'années, 400 000 ans juste après le Big Bang. Aujourd'hui, le rayonnement CMB imprègne l'Univers et apparaît comme le rayonnement d'un corps noir à 2,726K. La mesure fine des anisotropies ou de variations infimes de température autour de cette valeur moyenne, donne de riches informations sur les propriétés de l'Univers à sa naissance.

Planck fournira des cartes de ces anisotropies de température et de polarisation du CMB avec une résolution angulaire inférieure à 5 minutes d'arc, et une sensibilité en température de quelques microkelvins sur l'ensemble du ciel. La large couverture en fréquences de Planck (30-857 GHz) a été choisie pour fournir des résultats détaillés sur l'émission galactique (important pour l'étude de la polarisation) et étudier les nuages de galaxies (via l'effet Sunyaev-Zel'dovich).

Cartes simulées du ciel CMB par modèles CDM d'inflation. Les 2 figures du haut montrent pour l'ensemble du ciel les anisotropies en température et les différences de résolution entre COBE (en haut à gauche) et Planck (en haut à droite). De même, les 3 figures du milieu montrent, pour une portion du ciel de 5°x5°, les différences très significatives (même pour 8 ans de mission WMAP) entre les résolutions WMAP (94 GHz, 15'FWHM) et PLANCK (217 GHz, 5' FWHM), calculées et cumulées au niveau 'bruit de mesure' sur 2 et 8 ans pour WMAP et 1 an pour PLANCK. Les 2 figures du bas montrent un exemple de simulation de la direction et l'amplitude de la polarisation des anisotropies à la résolution PLANCK.

Mission

PLANCK est un satellite pointé vers le Soleil avec peu de manœuvrabilité. Pour s'astreindre de la lumière parasite de la Terre, l'orbite choisie est une petite orbite Lissajous au point de Lagrange L2 du système Terre-Soleil, avec un angle Soleil-Satellite-Terre limité à 15 degrés. Cette contrainte impose une manœuvre d'insertion à l'arrivée au point L2 pour réduire l'amplitude de l'orbite, qui doit être prise en compte dans la détermination de la fenêtre de lancement.

Avantages d'une orbite L2 :

  • du fait de l'éloignement contant de la Terre et du Soleil, l'environnement thermique du satellite est très stable. Les effets radiatifs thermiques de la Terre sont faibles et entraînent un environnement froid favorable à des satellites cryogéniques comme PLANCK et HERSCHEL,
  • l'environnement radiatif est très faible comparativement à des orbites excentriques, ou même GEO,
  • les panneaux solaires dirigés vers le Soleil et la Terre, masquant la charge utile du rayonnement thermique solaire et de la lumière parasite terrestre, favorisent égalemment les communications satellite-Terre
Orbite Planck point L2

En orbite, PLANCK balaiera systématiquement la voute céleste avec un axe de rotation orienté anti solaire, une vitesse de rotation de 1 tour/minute et un angle de visée télescope à 85° de l'axe de rotation permettant un balayage par grands cercles de 85°. Pour permettre de balayer également les zones polaires célestes, un dépointage de 10° de l'axe de rotation par rapport au Soleil sera assuré par le satellite.
PLANCK tourne autour du Soleil en 1 an. L'axe de rotation doit rester pointé Soleil pendant cette période par de régulières manœuvres de précession tout en maintenant la stratégie d'observation, imposant des contraintes sur l'angle axe de rotation (-XS) et la ligne satellite-Terre qui doit rester inférieur à 15°.

Stratégie d'observation de Planck
Stratégie d'observation PLANCK et contraintes d'attitude (angle axe de rotation - Soleil inférieur à 10°)