PROGRA2 (propriétés optiques des grains astronomiques et atmosphériques - 03-04/2010)
Contexte et objectifs
Pour pouvoir interpréter les observations effectuées à distance, depuis la Terre, de la lumière diffusée par les particules du système solaire ou d'origine terrestre (poussières interplanétaires, chevelures cométaires, régolites, aérosols atmosphériques) et en déduire leurs propriétés physiques comme l'albédo, la taille et la porosité, il est nécessaire de connaître les propriétés optiques de ces poussières. Or, si la théorie de Mie permet de calculer l'intensité et la polarisation de la lumière diffusée par des particules sphériques, elle échoue lorsqu'il s'agit des particules irrégulières que l'on trouve fréquemment dans la nature. La création d'une base de données des propriétés optiques du plus grand nombre possible d'échantillons de natures très diverses s'avère donc indispensable. Ces données serviront non seulement de référence à l'analyse des mesures à distance effectuées depuis des télescopes, instruments sous ballons, satellites ou sondes spatiales, mais aussi de validation des outils de modélisation, développés actuellement, de la diffusion lumineuse par des particules irrégulières en suspension.
Cependant, il est difficile de déduire les propriétés optiques de particules en suspension dans l'espace à partir de données obtenues au sol sur des surfaces ou des tas de poussières, en raison de nombreux effets d'ombre. En outre, l'usage de techniques de lévitation au sol ne convient pas, car celles-ci peuvent altérer la polarisation elle-même. Dans ces conditions, la microgravité s'avère un outil particulièrement utile pour simuler les conditions du milieu interplanétaire.
Le projet PROGRA2 vise à participer à l'élaboration de cette base de données en déterminant en micropesanteur l'évolution du degré de polarisation, en fonction de l'angle de phase, de la lumière diffusée par des échantillons de poussières calibrées (courbes de phase polarimétriques). Il s'agit typiquement de « gros grains », ayant un diamètre supérieur à 20 μm, les plus petits étant étudiés en laboratoire à l'aide d'un système de soulèvement par faible injection d'azote. Les échantillons sont d'origine terrestre ou extraterrestre ou des échantillons de laboratoire, tels que assimilés lunaires, météorites broyées, suies, sables, basaltes, sels, carbure de silicium...
Ces travaux s'inscrivent dans le cadre plus large du projet IPE (Icaps Precursor Instrument) de l'Agence Spatiale Européenne à bord de la station orbitale sur les propriétés physiques de la matière solide dans l'espace.
Dates et lieux
À travers ses deux composantes que sont PROGRA2-VIS pour le domaine visible et PROGRA2-IR pour le domaine infrarouge, PROGRA2 participe chaque année à plusieurs campagnes (de 2 à 4). Pour 2010, PROGRA2-IR est sélectionné pour la campagne CNES de du 22 mars au 2 avril 2010. PROGRA2-VIS participera courant 2010 à une campagne ESA.
Moyens déployés
Durant ces campagnes, les mesures concerneront l’étude de certains composés carbonés que l’on peut trouver dans le système solaire (comètes, astéroïdes) et les atmosphères planétaires. Outre de présenter un intérêt évident en exobiologie (mieux décrire l’évolution d’espèces organiques complexes du système solaire susceptibles d’avoir précédé l’apparition de la vie sur Terre), l’étude de ces composés concerne aussi l’atmosphère terrestre, depuis qu’a été mise en évidence dans la stratosphère la présence d’une quantité significative de particules solides, principalement des suies pouvant provenir des feux de biomasse et de l’activité humaine, mais aussi des débris météoritiques.
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Instrument PROGRA2 à bord e l'A300 ZéroG
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PROGRA2
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Elles se dérouleront à bord de l’A300 ZéroG (NOVESPACE – CNES – ESA) dans le cadre de campagnes de vols paraboliques et utiliseront un laser comme source lumineuse, rouge ou vert pour PROGRA-VIS et dans le proche infrarouge (1,5 μm) pour PROGRA2-IR.
Soutiens
Appel d'offre CNES (Exobiologie)
Campagnes paraboliques financées par le CNES et l'ESA.
Partenaires
CNES et INSU-CNRS
Laboratoires français impliqués
LPC2E/OSUC (Orléans), LATMOS/IPSL (Vélizy)
Pour en savoir plus
Contact(s)
- Jean-Baptiste Renard (jean-baptiste.renard @ cnrs-orleans.fr), LPC2E/OSUC
- Edith Hadamcik (edith.hadamcik @ latmos.ipsl.fr) et Annie-Chantal Levasseur-Regourd (Anny-Chantal.Levasseur @ latmos.ipsl.fr), LATMOS