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GAIA, cartographier la Voie Lactée
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Sixième pierre angulaire du programme scientifique Horizon 2000 de l'agence spatiale
européenne, Gaia (à l'origine de l'acronyme de Global Astrometric Interferometer for
Astrophysics) est une mission d'astrométrie qui a pour objectif de cartographier notre Voie
Lactée en définissant la distance d'un milliard d'astres par rapport à notre planète. Elle les
localisera avec une précision allant de 7 µas (micro arc-seconde) pour les objets les plus
lumineux (magnitude 1 2) à 300 µas pour les moins lumineux dont la magnitude est de 20.
A titre d'exemple, 24 µas correspondent à l'épaisseur d'un cheveu vu à 1 000 km !
Gaia est le digne successeur d'Hipparcos. Dans les années 90, cette mission avait permis
de réaliser une cartographie précise de 11 8 21 8 étoiles proches avec une précision 1 0 à
1 00 fois plus grande que ce qui avait été fait jusqu'alors depuis le sol. De la mission a
découlé deux catalogues que l'ESA a rendus public en juin 1 997. Le catalogue Hipparcos
et le catalogue Tycho, moins précis mais portant sur plus de 2,5 millions d’étoiles. Avec
Gaia, les astronomes souhaitent atteindre une précision 1 00 fois supérieure pour une
quantité d'astres 1 0 000 fois plus grande pendant une mission qui devrait se prolonger
pendant au moins 5 ans.
Gaia ne se limitera pas à compter les étoiles et mesurer leur distance par rapport à notre
planète. Grâce aux données obtenues, les astronomes espèrent mieux appréhender la
formation et la vie des étoiles au cœur des galaxies et la dynamique de leur formation. Il
devrait également être d'une aide précieuse dans la compréhension de la matière noire,
notamment en identifiant les traces de perturbation gravitationnelle provoquées par celle-ci.
Gaia pourrait apporter sa contribution à la recherche des exoplanètes en utilisant la
méthode du transit qui consiste à détecter une diminution de la luminosité d'une étoile lors
du passage d'une planète entre son étoile et Gaia. La physique fondamentale ne sera pas
en reste puisqu'elle pourra, elle aussi, profiter des résultats obtenus. La mesure de la
courbure des rayons lumineux par effet gravitationnel sera effectuée avec une précision
inégalée, permettant d'affiner les paramètres de la théorie de la Relativité Générale
élaborée par Albert Einstein élaborée au début du XXème siècle.
DATE CLES DU PROGRAMME
09/2000: Approbation de la mission Gaia pour succéder à
Hipparcos. Elle devient la 6ème Pierre Angulaire du
programme Horizons 2000.
05/2002: Une réduction budgétaire impose une nouvelle
architecture pour Gaia réduisant sa masse, ce qui permet
le lancement par une fusée Soyuz moins chère.
03/2004: Début de la phase de définition du projet et
association avec l'agence spatiale française CNES.
02/2006: EADS est choisi comme industriel pour
construire le satellite.
1 9/1 2/201 3: Lancement par une fusée Soyuz depuis la
Guyane.
01 /201 4: Arrivée sur une orbite de type Lissajous autour
du point L2, de 340 000 x 90 000 km, avec une période
de 1 80 jours.
Photo ESA
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Gaia est un projet de l'agence spatiale européenne qui en est le maître d'oeuvre. En 2006, elle s'électionne
l'industriel français Astrium pour la construction du satellite avec la participation de plus de 50 entreprises à travers
l'Europe. Seize pays ont collaboré au projet dont les Etats-Unis.
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DIMENSIONS
Diamètre non déployé: 3,8 m
Diamètre déployé: 1 0 m
Hauteur: 4,4 m
MASSE
Au décollage: 2 034 kg
A sec: 1 695 kg
STABILISATION
Triaxiale
PROPULSION
Propulsion assurée par 8 moteurs fournissant chacun une poussée variant entre 6 et 1 2,5 N. La position du
satellite sur son orbite est maintenue grâce à 4 micro-propulseurs délivrant une poussée unitaire de 1 à 500
microNewton.
DUREE DE VIE
Optimale: de 5 ans
PUISSANCE
Puissance de 2 300 kW fournie par 8 panneaux solaires couvrant une superficie de 1 2,8 m²
COMMUNICATIONS
Contrôlé depuis l'ESOC à Darmstadt en Allemagne via les stations de poursuite Cebreros (Espagne) et Perth
(Australie). Les données récoltées seront, quant à elles, analysées depuis l'European Space Astronomy
Centre à Villafranca en Espagne
COÛT
Le coût de la mission s'élève à 740 millions € hors analyse des données qui reste à la charge des États
membres.
Photo CNES
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La charge utile de Gaia comprend deux télescopes et trois instruments logés à
l'intérieur du dôme positionnés sur le sommet du satellite.
Les télescopes sont fabriqués en carbure de silicium constitué d'un miroir
concave principal de 1 ,45 x ,5 m, de deux miroirs secondaires et d'un un
combinateur de faisceaux. Chaque télescope offre une distance focale de 35 m.
Ils observent dans deux directions différentes formant un angle de 1 06,5°. Les
images capturées par le miroir principal sont combinées au niveau du quatrième
miroir puis réfléchies par deux miroirs communs. Les images sont ensuite
réfléchies vers le plan focal commun de 1 ,0 × 0,5 m. Ce dernier est construit
autour de 1 06 capteurs CCD de 4500 × 1 966 pixels.
Module de la charge utile
Antenne á haut gain
A: Entré du faiseau de lumière
M1 ,M2 et M3: Miroirs du télescope 1
M'1 , M'2 et M'3: Miroirs du télescope 2
Miroirs non visibles: M4, M'4, M5; M6
1 : Banc optique
2: Electronique plan focal
3: Plan focal et radiateur
4: Réservoirs d'azote
5: Spectromètre de Vitesse Radiale.
6 Réservoirs d'ergols liquides
7 Viseurs d'étoile
8 Électronique télécoms, batteries ...
9 Propulsion principale
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Bouclier solaire déployable
Panneaux solaires déployables
Photo Lapline/Wikipedia
Photo ESA/Medialab
Gaia est équipé de trois instruments qui collectent les images provenant des
télescopes. Chacun d’entre eux utilise un ensemble de détecteurs type
Dispositifs à Transfert de Charge. Combinés, ils permettent de créer une image
contenant 1 milliard de pixels couvrant une superficie d’environ 0,38 m².
ASTRO (Astrometric instrument)
Il mesure la position angulaire des étoiles de magnitude allant de 5,7 à 20. Avec
ses données, il sera possible de déterminer la distance et la vitesse de
déplacement pour une étoile donnée.
Tente thermique
RP/BP (Red Photometric/ Blue Photometric instrument)
Il fournit des données sur la composition chimique, la masse et la température à
l'aide d'un instrument photométrique travaillant dans les longueurs d’onde bleue
et rouge du spectre optique.
RVS (Radial-Velocity Spectrometer )
Module de la charge utile
Il détermine la vitesse de déplacement des étoiles dont la magnitude apparente
inférieure à 1 7 en mesurant l’effet Doppler dans le proche infrarouge le long de la
ligne de visée des télescopes.
Module de service
Système de propulsion
Panneaux solaires fixes
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Gaia va dresser une carte en 3 dimensions d'une partie de notre galaxie baptisée Voie
Lactée. Elle doit son nom à son apparence dans le ciel qui ressemble à une longue trainée
blanchâtre. Elle a la forme d'une galaxie spirale barrée qui s'étend sur une distance de 70
à 1 00 000 années-lumière. Les astronomes estiment son âge à environ 1 3,2 milliards
d'années, soit approximativement l'âge de notre Univers. Selon un consensus largement
accepté, elle contiendrait entre 200 et 400 milliards d'étoiles d'âges divers. En son centre,
on y trouve un Trou Noir super massif dont la masse estimée avoisine 4 millions de fois
celle du Soleil.
Photo Nasa
Photo Nasa
Photo ESO/S. Brunier
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Photo Nasa/JPL­Caltech/R. Hurt
Photo Nasa
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