Beppo-SAX

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BeppoSAX

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Vue d'artiste du satellite BeppoSAX

Caractéristiques
Organisation ASI, NIVR
Masse 1 400 kg
Lancement 30 avril 1996
Désorbitage 29 avril 2003
Altitude 600 km
Période 96 min
Télescope
Type 4 unités de 30 miroirs coaxiaux et cofocaux
Diamètre 6,8 cm à 16,2 cm
Superficie 150 cm² à 6 keV (MECS), 22 cm²à@ 0,25 keV (LECS)
Focale 1,85 m
Longueur d'onde Rayons X
Index NSSDC 1996-027A
Site www.asdc.asi.it/bepposax
Principaux instruments
MECS 3 télescopes
LECS 1 télescope
HPGSPC Compteur proportionnel en collimation
PDS 4 détecteurs de scintillation
WFC 2 caméras

BeppoSAX est un télescope spatial rayons X développé par l'Agence spatiale italienne avec une participation importante de celle des Pays-Bas et lancé en 1996. Sa principale caractéristique est la largeur du spectre électromagnétique observé par ses instruments allant des rayons X mous (0,1 keV) jusqu'au rayons gamma 300 keV. La mission de BeppoSAX s'est achevée le 2 mai 2002 et le satellite a été détruit en effectuant sa rentrée atmosphérique en avril 2003. Le télescope a fait progresser de manière importante notre compréhension du phénomène des sursauts gamma en permettant de rapprocher les sources de ces gigantesques émissions d'énergie avec leurs équivalents optiques et donc de les localiser.

Contexte[modifier | modifier le code]

Au début des années 1980 un groupe de chercheurs dirigé par Livio Scarsi de l'Université de Rome en Italie commence à travailler sur un projet de télescope spatial destiné à l'étude des rayons X et baptisé Satellite per Astronomia X (Satellite pour l'astronomie X). Le projet est mené en collaboration avec les agences spatiales italienne (ISA) et néerlandaise (NVIR). L'objectif principal est d'étudier le rayonnement X mais il est prévu également d'utiliser les boucliers anti-coïncidence pour détecter les sursauts gamma. Après 10 ans de développement entrecoupés de reports, le satellite est finalisé. Son coût final est de 350 millions $. Il est baptisé BeppoSAX en l'honneur du physicien italien Giuseppe « Beppo » Occhialini, grand acteur du développement de l'ESA. SAX est l'acronyme de Satellite per Astronomia X c'est-à-dire satellite d'astronomie X.

Objectifs scientifiques[modifier | modifier le code]

Compte tenu de ses capacités à observer un spectre très large s'étendant des rayons X mous aux rayons gamma mous (0,1 keV) - 300 keV) Beppo-SAX a pour objectif d'apporter des contributions significatives dans les domaines suivants[1] :

  • Objets galactiques compacts (étoile à neutrons, trou noir) : forme et variabilité des spectres électromagnétiques et de certaines raies spectrales telles que celle du fer et la raie cyclotron ; spectroscopie avec résolution de phase. Recherche et études de nouvelles sources de rayons X transitoires.
  • Galaxies actives : profil et variabilité du spectre électromagnétique et étude de certaines parties du spectre des objets lumineux (excès de rayons mous,absorption chaude et froide et pics associés de l'oxygène et du fer, ...); forme du spectre électromagnétique et variabilité des différentes classes de galaxies actives caractérisées par des émissions allant de 1/20 de 3C 273 à 100-200 keV ; spectres des galaxies actives peu brillantes (objet avec un décalage vers le rouge élevé) jusqu'à 10 keV[1].

Caractéristiques techniques[modifier | modifier le code]

Le satellite[modifier | modifier le code]

Beppo-SAX est un satellite haut de 3,6 mètres avec un diamètre d'environ 2,7 mètres lorsque les panneaux solaires ne son pas déployés. Il pèse 1400 kg dont 480 kg pour la charge utile. C'est un satellite stabilisé 3 axes. Son orientation doit tenir compte d'une contrainte d'éclairage de ses panneaux solaires qui sont fixes : les rayons solaires doivent frapper ceux-ci avec un angle d'incidence qui ne doit pas être s'écarter de plus de 30° de la perpendiculaire (exceptionnellement 45 % pour des observations effectuées avec les caméras grand champ). L'énergie produite par les panneaux est de 800 Watts dont 260 Watts sont utilisés par les instruments. L'observatoire spatial comporte deux sous-ensemble : le module de service (ou bus) qui occupe la partie inférieure et abrite les équipements de servitude ainsi que l'électronique des instruments scientifiques. La partie supérieure du satellite est occupée par les instruments scientifiques proprement dit ainsi que par les viseurs d'étoiles. Le satellite circule sur une orbite terrestre basse qui implique que la station à Terre n'est visible que brièvement. En conséquence les données scientifiques sont stockées à bord sur une bande magnétique d'une capacité de 450 mégabits. Les données sont transmises à chaque passage en vue de la station terrestre avec un débit moyen de 60 kilobits qui peut monter à 100 kilobits. Le système de contrôle d'attitude utilise des moteurs de contrôle d'orientation, des magnétomètres redondants, des senseurs de Soleil et trois senseurs d'étoiles, 6 gyroscopes dont 3 redondants, trois magnéto-coupleurs et 4 roues de réactions. L'ensemble permet de maintenir le pointage avec une précision de 1 minute d'arc et est capable de changer l'orientation du satellite pour viser une nouvelle cible à une vitesse de 10° par minute[1].

Instrumentation[modifier | modifier le code]

Beppo-SAX emporte les 4 instruments scientifiques à champ étroit suivants[1] :

  • Les spectromètres moyenne énergie (1.3-10 keV) SPECS (Medium Energy Concentrator Spectrometers) qui utilisent trois optiques Wolter type 1 pour concentrer les rayons X incidents et des compteurs proportionnel à gaz comme détecteur.
  • Les spectromètres basse énergie (0,1-10 keV) LECS (Low Energy Concentrator Spectrometer) qui utilisent trois optiques Wolter type 1 pour concentrer les rayons X incidents et des compteurs proportionnel à gaz comme détecteur.
  • Un compteur proportionnel à gaz à haute pression HPGSPC (High Pressure Gas Scintillation Proportional Counter) pour les rayons X durs (4-120 keV)
  • Un détecteur Phoswich PDS (Phoswich Detector System) pour le rayonnement ayant une énergie comprise entre 15 et 300 keV.

Les instruments à champ étroit constituent les instruments principaux de l'observatoire spatial et leur mise en œuvre est privilégiée par rapport aux instruments à large champ suivants[1] :

  • Deux caméras constituées de détecteurs à masque codé installées perpendiculairement à l'axe optique des instruments à champ étroit et dans un sens opposé l'une à l'autre. Le spectre couvert est de 2-30 keV, le champ optique est de 20 × 20 ° et la résolution optique est de 5 minutes d'arc.
  • Les boucliers anti-coïncidence actifs des instruments à champ étroit sont par ailleurs utilisés pour détecter les sursauts gamma ayant une énergie émise supérieure à 10-6 erg cm-2s-1 dans la gamme 60-600 keV avec une résolution temporelle de 1 ms.

Déroulement des opérations[modifier | modifier le code]

Le satellite est contrôlé depuis un centre opérationnel situé à Rome en Italie. Le centre chargé de la planification des observations ainsi que du traitement et du stockage des données scientifiques est également situé à Rome. Les commandes dans le sens montant, les données télémétriques et les résultats scientifiques dans le sens descendant sont transmis au cours de sessions de télécommunications de 10 minutes lorsque le satellite survole la station de Malindi que l'Agence spatiale italienne détient au Kenya. La durée de vie programmée du satellite est de 2 à 4 ans et il est prévu d'effectuer de 1000 à 2000 observations distinctes d'une durée comprise entre 10 4 et 10 5 secondes. Le temps d'observation est réduit de moitié par les éclipses de Terre. Le temps d'observation est alloué sur la base d'appels à propositions qui sont soumis à un comité de sélection. Durant la première année 80 % du temps d'observation est réservé aux scientifiques attachés à l'équipe scientifique italo-néerlandaise à l'origine du projet. Ce temps d'observation réservé passe à 60 % la deuxième année puis 50 % les années suivantes[1].

Historique[modifier | modifier le code]

Beppo-SAX est lancé le 30 avril 1996 par une fusée Atlas-Centaur et placé sur une orbite basse de 96 minutes de période à une altitude de 600 km et avec une inclinaison de 3,9°. Cette orbite permet, grâce à la protection du champ magnétique terrestre de réduire le bruit de fond généré par les rayons cosmiques ce qui constituent un avantage important pour les instruments à haute énergie HPGSPC et PDS[1].

Résultats[modifier | modifier le code]

Grâce à la capacité de sa caméra grand champ WFC à déterminer en quelques heures la position d'un sursaut gamma avec une précision de quelques minutes d'arc, BeppoSAX a permis une percée décisive dans notre compréhension de ce phénomène en 1997. La caméra a permis pour la première fois d'associer à ce type de source gamma, une contrepartie dans le rayonnement X, optique, infrarouge et radio. Les données ainsi obtenues ont permis de déterminer que les sursauts gamma étaient produits par des explosions gigantesques se produisant à des distances très importantes de la Terre (jusqu'à 13 milliards d'années lumière).

Références[modifier | modifier le code]

  1. a, b, c, d, e, f et g (en)G Boella et all, « BeppoSAX, the wide band mission for X-Ray Astronomy », sur NASA (consulté le 13 décembre 2009)

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]