Observations de PHEBUS autour de Mercure
L’instrument PHEBUS a la particularité d’avoir son propre mécanisme de pointage (scanner) lui permettant de choisir sa ligne de visée indépendamment de l’orientation du satellite. Ainsi afin de répondre à ses objectifs scientifiques, les différents pointages ou modes d’observation suivants ont été définis:
⟨1⟩ Balayage du fond interplanétaire pour la détection d’espèces chimiques (hydrogène, hélium) par rotation du mécanisme de pointage du pôle nord au pôle sud écliptique*.
⟨2⟩ Observations des pôles de Mercure pour détecter la glace d’eau à l’intérieur des cratères en permanence à l’ombre. La ligne de visée pointe au « nadir » (c’est-à-dire vers le centre de la planète).
Observations de l’exosphère de Mercure de jour ⟨3⟩ ou de nuit ⟨4⟩ à différentes altitudes au-dessus de la surface pour en déterminer sa composition et sa structure verticale (distribution spatiale des espèces chimiques détectées).
⟨5⟩ Observations d’étoiles à l’apoapse (point de l’orbite le plus éloigné du centre de la planète) dédiées à l’étalonnage et la surveillance des performances** de l’instrument.
*La Terre décrit autour du Soleil une orbite elliptique en restant toujours sur le même plan appelé « écliptique ». Le système de coordonnées écliptiques est un système de coordonnées adaptées aux objets du système solaire : il utilise le plan de l’écliptique comme plan de référence, le Soleil étant au centre du repère.
** Les performances de l’instrument pouvant se dégrader dans le temps, les mesures de référence acquises tout au long de la mission permettent d’étalonner l’instrument, c’est à dire de traduire les grandeurs mesurées par l’instrument en grandeurs physiques exploitables par les scientifiques. Cette validation en vol de la réponse instrumentale est essentielle pour avoir confiance dans les résultats scientifiques.
Qu’est-ce que le Segment Sol (Ground Segment)?
Le Segment Sol regroupe l’ensemble des moyens au sol humains et matériels nécessaires au bon déroulement de la mission et est constitué de plusieurs entités réparties sur plusieurs lieux géographiques :
• Le MOC (Mission Operations Centre) au Centre Européen des Opérations Spatiales (ESOC) à Darmstadt en Allemagne. Il est chargé du contrôle de BepiColombo depuis le sol, de l’envoi et de la réception des informations échangées avec le satellite.
• Le SOC (Science Operations Centre) au Centre Européen d’Astronomie Spatiale (ESAC) à Villafranca del Castillo en Espagne. Il est chargé de la planification des observations, de l’archivage et de la distribution de l’ensemble des données de la mission (voir « Comment traite-t-on les données ? »).
• Le PHESOC (Phebus Science Operations Centre) au LATMOS. Il est chargé de proposer au SOC, un mois avant leurs exécutions, les plans d’observations (pointages, temps) de l’instrument PHEBUS en accord avec :
• le plan d’activité scientifique de la mission ;
• les ressources de MPO (consommation électrique, débit de données) ;
• les données prédictives (orbite/attitude du satellite) fournies par le SOC.
Le PHESOC prépare et soumet les séquences de télécommandes de l’instrument une semaine avant l’exécution du plan d’observation validé par le SOC. Le PHESOC doit également développer et fournir au SOC les logiciels de traitement des données acquises par l’instrument. Par la suite, le PHESOC analyse et valide la qualité des données.
Quels types et volumes de données transitent ?
• Les données envoyées depuis la Terre vers le satellite et qui servent à piloter le satellite ou les instruments sont appelées télécommandes (TC). Les TC sont récupérées par l’ordinateur de bord central du satellite qui les distribue ensuite aux sous-systèmes du satellite et aux instruments.
• Les données qui sont générées par l’instrument et envoyées vers la Terre sont appelées télémétries (TM). Ces données sont de différentes sortes :
• des données science, comme le taux de comptage des photons émis par les espèces chimiques présentes dans le milieu observé,
• des données de surveillance du bon fonctionnement de l’instrument, comme les températures et les tensions des sous-systèmes de l’instrument,
• ou encore des rapports d’erreurs ou d’évènements, comme un problème de synchronisation d’horloge avec la plateforme ou un changement de mode opérationnel.
• La sonde MPO tournera autour de Mercure en seulement 2,3 heures et réalisera ainsi 10 orbites par jour. PHEBUS observera en moyenne 30 minutes par orbite, soit 5 heures par jour. Avec un flux de télémétrie à 16 kbit/s pour des données compressées, un volume annuel de 80 Gbit sera transmis.
Comment traite-t-on les données ?
Chaque équipe instrumentale développe un logiciel (pipeline) pour traiter les données acquises par son instrument. Un pipeline est une séquence de tâches, dont chacune applique un traitement spécifique ou une correction aux données sorties de l’instrument afin de les rendre exploitables par la communauté scientifique.
Pour aider à l’analyse, ces données sont complétées d’informations auxiliaires. Ces pipelines sont livrés au SOC, qui se charge de produire en masse, archiver et distribuer les données à la communauté scientifique. Les scientifiques font ensuite leur travail d’interprétation des données (comparaison avec des modèles, analyses statistiques, etc.)
