L’objectif primaire de la mission Proba-3 de l’Agence spatiale européenne (ESA), dont le lancement a eu lieu le 5 décembre 2024, est la démonstration des technologies et des techniques de vol en formation de haute précision pour des satellites. Proba-3 se compose de deux petits satellites lancés ensemble qui se sépareront pour voler en tandem, afin de préparer les futures missions multi-satellites volant comme une seule structure virtuelle. (https://www.esa.int/Enabling_Support/Space_Engineering_Technology/Proba_Missions/About_Proba-3)
Proba-3 est une mission de l’Agence spatiale européenne (ESA) qui se compose de deux satellites volant en formation. Crédit : ESA
La capacité de vol en formation de Proba-3 sera également démontrée par la qualité de ses résultats scientifiques. En effet, les satellites jumeaux formeront un coronographe à occultation externe (appelé ASPIICS, https://www.sidc.be/proba-3/ ), où l’instrument optique du satellite « Coronagraph » est protégé de la lumière éblouissante du Soleil par le disque occultant du satellite « Occulter » – formant ainsi une éclipse artificielle dans l’espace.
En plus, Proba-3 embarque deux autres charges utiles scientifiques : le radiomètre absolu de Davos (DARA, https://www.esa.int/Enabling_Support/Space_Engineering_Technology/Proba_Missions/Proba-3_will_constantly_measure_Sun_s_energy_output ) et le spectromètre d'électrons énergétiques (3DEES – 3D Energetic Electron Spectrometer, https://www.esa.int/Enabling_Support/Space_Engineering_Technology/Proba_Missions/Proba-3_Science_payloads , https://www.esa.int/Enabling_Support/Space_Engineering_Technology/Proba_Missions/High-flying_Proba-3_will_survey_Earth_s_radiation_belts )
Ce dernier est le résultat d’un commun effort d’une équipe de chercheurs de l’UCLouvain et de l'Institut royal d'aéronomie spatiale de Belgique (IASB), ainsi que du fabricant aérospatial Redwire Space en Belgique. Tandis que l’équipe des chercheurs à l’UCLouvain était responsable de la conception de l’instrument, de la construction du premier prototype et de la calibration du détecteur, l’IASB était en charge de tous les aspects mécaniques et Redwire Space était responsable de l’électronique et du système embarqué du modèle de vol, ainsi que de sa qualification spatiale. L’équipe de l’UCLouvain est aussi investigateur principal (PI) de la mission scientifique de 3DEES à bord de Proba-3. Ainsi, les scientifiques de UCLouvain joueront également un rôle crucial dans la récolte, la calibration, l’analyse et l’interprétation des données.
3DEES volera dans une mission de démonstration en orbite et, à ce titre, démontrera la capacité de sa technologie à fonctionner dans l’environnement spatial, et mesurera les flux d’électrons lorsque le satellite traverse les ceintures de radiation de Van Allen.
Au-delà de l’atmosphère terrestre, des particules d’énergie et de charges diverses traversent le vide de l’espace dans toutes les directions. Qu’elles soient d’origine solaire ou issues de l’espace lointain, certaines de ces particules peuvent être capturées par le champ magnétique terrestre, formant alors deux zones toroïdales autour de la Terre, appelées les ceintures de radiation de Van Allen. Ces particules représentent divers dangers pour les équipements spatiaux. Elles peuvent perturber l’électronique embarquée, voire causer des dommages permanents, tout en constituant également un danger potentiel pour les astronautes.
Cerner les radiations spatiales est donc fondamental pour assurer la sécurité des personnes en orbite et pour planifier les futures missions et technologies qui rencontreront cet environnement ardu. La cartographie et l’étude de la dynamique des flux de particules fait progresser notre compréhension des ceintures de radiation et contribue aux prévisions météorologiques spatiales. Tandis que ASPIICS examinera directement l’activité du Soleil en observant sa couronne, 3DEES mesurera l’effet de cette activité solaire sur l’environnement spatial proche de la Terre.
Ce qui fait de Proba-3 un excellent choix pour ce type d'observations est son orbite hautement elliptique et fortement inclinée, qui emmène les deux satellites à plus de 60 000 km au-dessus de la Terre, puis le ramène à seulement 600 km, les conduisant à la fois à l'intérieur et à l'extérieur des ceintures de radiation, tout en couvrant une zone particulièrement étendue de ces derniers.
Les deux modules du 3DEES : A gauche l’unité de gestion des données, à droite la partie senseurs. Crédit : Sylvie Benck (UCLouvain)
Placé à bord du satellite « Coronagraph » de Proba-3, 3DEES mesurera la distribution angulaire « des spectres en énergie » des électrons dans les ceintures de radiation, ce qui signifie que l'instrument sera capable de capturer le flux des électrons en fonction de leur énergie et de leur direction d’origine. En effet les flux d'électrons hautement énergétiques seront mesurés simultanément dans six directions différentes couvrant un arc de 180°.
Bien que différent en termes de configuration et de mode de fonctionnement, l'instrument s'appuie sur la technologie de son prédécesseur, l'Energetic Particle Telescope (EPT) (http://www.spaceradiations.be), volant à bord de la mission Proba-V depuis son lancement en 2013. Au moment du lancement de Proba-3, l'EPT collecte toujours des données et contribue au réseau de service de météorologie spatiale de l'ESA (https://swe.ssa.esa.int - site général et https://swe.ssa.esa.int/space-radiation - section à laquelle on contribue).
L’instrument 3DEES monté sur Proba-3, enrobé de MLI (Multi-layer Insulation). Crédit : Redwire
Visite des chercheurs de l’UCLouvain de l’instrument 3DEES à bord du satellite « Coronagraph » avant son départ vers le site de lancement. À gauche, Stanislav Borisov ; à droite, Sylvie Benck. Crédit : Redwire
Investigateur scientifique principal (PI) : Sylvie Benck (sylvie.benck@uclouvain.be)
Co-PI: Stanislav Borisov (stanislav.borisov@uclouvain.be)
UCLouvain, ICTEAM/ELEN, Center for Space Radiations, Place Louis Pasteur 3, B-1348 Louvain-la-Neuve.
Phone: +32 (0) 10 47 32 08
Site web de l’équipe : http://www.spaceradiations.be
Autre info sur Proba-3 : https://www.youtube.com/watch?v=UKtGyVTFdGQ