Gaia, qui doit cartographier un milliard d’étoiles pour l’ESA, sera lancé dans l’espace vers la fin de cette année.
Une fois dans l’espace, Gaia va passer cinq années à déterminer pour un milliard d’étoiles leur distance et leur vitesse. Gaia observera chaque étoile environ 70 fois, et enregistrera des statistiques vitales, comme sa luminosité, sa couleur et sa température.

Le recensement ainsi obtenu permettra aux astronomes d’identifier différentes générations de populations stellaires, et de reconstituer leur voyage à travers l’espace au fil du temps, nous donnant ainsi l’image la plus détaillée de la structure de notre galaxie et de son évolution jamais obtenue.

Maquette du télescope Gaia

Caractéristiques

La charge utile de Gaia consiste en :
un miroir de 1,46 × 0,51 m2 pour chaque direction de visée un plan focal de 1,0 x 0,5 m sur lequel sont projetées les deux directions de visée d'environ 0.7°× 0.7°,constitué de 106 CCD de 4500×1966 pixels.
Elle implémente 3 instruments distincts :
L'instrument astrométrique (ASTRO) dédié à la mesure de la position angulaire des étoiles de magnitude 5.7 à 20
L'instrument spectrophotométrique, utilisant deux prismes, permettant l'acquisition de spectres d'étoiles dans les bandes spectrales 320-660 nm et 650–1000 nm, dans la même gamme de magnitude
Le spectromètre haute résolution permettant de mesurer la vitesse radiale des étoiles par l'acquisition de spectres de haute résolution dans la bande spectrale 847-874 nm (domaine des raies du calcium ionisé) pour des objets jusqu'à la magnitude 17 environ.
Le lien télémétrique avec le satellite étant d'environ 1 Mbit/s en moyenne, alors que le contenu du plan focal représente plusieurs Gbit/s, oblige à ne descendre que quelques dizaines de pixels autour de chaque objet. En conséquence, Gaia a dû être équipé d'un système de détection interne et autonome lui permettant d'observer et de suivre tous les objets dans son champ de vision 2. Contrairement à l'option alternative utilisant un Catalogue d'étoiles à observer, ceci lui permettra de suivre les astéroïdes détectés ou bien encore de découvrir de nouveaux objets mais représente en contrepartie un traitement complexe à bord du satellite dans les champs stellaires les plus denses.
    

(deux tonnes, deux télescopes, dix miroirs), qui vient d'arriver en Guyane pour son prochain lancement, va étudier plus d'un milliard d'objets célestes par des techniques d'astrométrie, fournissant des données sur leurs positions, leurs distances et leurs vitesses. Prenant la suite d'Hipparcos, il en multiplie les performances par un facteur 100, essentiellement grâce à une qualité première : il ne bouge ni ne vibre.
L'astrométrie, ou astronomie de position, qui consiste à scruter la position des astres dans le ciel, était la seule technique des astronomes avant que Galilée n'ait l'idée de pointer sa lunette vers la voûte céleste. Toujours fondamentale aujourd'hui pour étudier le mouvement des astres, des astéroïdes aux galaxies et pour préciser les systèmes de coordonnées, elle est peu pratiquée depuis l’espace.

Dans ce domaine, le satellite Hipparcos fut le précurseur. En 1989 il a ouvert ouvert la voie à l'astrométrie spatiale de haute précision, en améliorant les performances d'un facteur 50 par rapport aux instruments terrestres. Lorsqu'au début des années 1990, les scientifiques réfléchissent à son successeur, il est question d’obtenir une précision astrométrique 100 fois supérieure à celle d'Hipparcos.
En 2000, l’Agence spatiale européenne en fait une priorité et sélectionne le satellite Gaia, que nous avons décrit récemment, comme la « pierre angulaire de son programme scientifique horizon 2000 ». Treize ans plus tard, le satellite est construit et prêt à être lancé. En août, il a rejoint son site de lancement en Guyane d’où il décollera, installé dans la coiffe d'une fusée russe Soyouz. Il aura pour pour principale mission de cartographier en trois dimensions la Voie lactée.

Lorsqu’en 2006, l’Agence spatiale européenne confie à Astrium le développement et la construction du satellite d'astrométrie Gaia, l’industriel européen sait qu’il va devoir retrousser ses manches et innover. En effet, compte tenu des spécifications imposées par l’Agence spatiale européenne, instruments et servitudes du satellite devront offrir une stabilité quasi parfaite.

Pour réaliser de bonnes mesures d'astrométrie, il faut en effet bien connaître la position de l'instrument lui-même. Dans l'espace, le problème est ardu. Un satellite suit plus ou moins bien sa trajectoire et subit des chocs internes, dus aux vibrations des moteurs ou aux mouvements de trappes et autres structures mobiles. Tous les occupants de la Station spatiale internationale racontent les bruits et les tremblements que l'on y ressent en permanence.

Or, les performances demandées à Gaia, qui doivent effectivement améliorer celles d'Hipparcos d'un facteur 100, ne s'accommoderaient pas de telles instabilités. Gaia, expliquent ses concepteurs, est capable de mesurer « depuis la Lune l’ongle du pouce d’une personne sur Terre » ou encore « le diamètre d'un cheveu à mille kilomètres ». Ses deux télescopes, grâce à une série de miroirs, offrent une longueur focale de 35 m. Leur lumière se rencontre sur les capteurs, au plan focal. Là, sur une surface de 0,4 m2, se trouve le capteur comportant 106 détecteurs CCD portant près d'un milliard de pixels. Il sera le plus grand plan focal utilisé dans l'espace.
Sans une stabilité remarquable de l'ensemble, ces magnifiques instruments seraient inutiles. Pour que la précision voulue soit atteinte, il faut faire la chasse aux vibrations et en éliminer toutes les sources. C'est la première fois qu'un satellite est intégralement conçu avec cet objectif, chaque élément, panneau solaire ou moteur électrique, étant réalisé avec cette contrainte.

Avec cette stabilité, l’emplacement est la deuxième clé du succès de Gaia. En effet, il sera situé sur le point L2, un des cinq points de Lagrange du système Soleil-Terre. Installé l'un de ces points, un corps, par exemple un satellite, reste suit une trajectoire très stable autour du Soleil à 1,5 million de kilomètres de la Terre. Ces emplacements sont d'ailleurs très convoités par les missions spatiales d’observation astronomique requérant une très grande stabilité de pointage.

Cependant, des corrections de trajectoire seront nécessaires. Pour le contrôle d’attitude, Astrium a conçu un système micro-propulsif, avec perturbations minimales, qui utilise une propulsion à gaz froid (de l'azote). La performance de pointage peut grâce lui être ajustée en continu.

On retrouve ce besoin de stabilité dans le choix du carbure de silicium. Très dur, peu sensible aux variations thermiques et léger, il est utilisé pour les miroirs et pour la structure des télescopes. Astrium l'avait déjà employé pour le miroir du satellite Herschel. On retiendra que Gaia sera le premier satellite à embarquer des pièces structurales en carbure de silicium. On retrouve d’autres innovations et technologies de pointe : une horloge atomique (similaire à celles embarquées sur les satellites du système de navigation Galileo) et une antenne RF de transmission des données vers la Terre avec balayage électronique pour éviter tout mécanisme qui engendrerait des vibrations.

des images de la construction



Le satellite Gaia dans l'usine toulousaine d'Astrium en juin 2013, deux mois avant son départ pour la Guyane française.



Au premier plan, la structure porteuse des panneaux solaires du satellite Gaia que l'on aperçoit à droite de l'image.



Ingénieur d'Astrium travaillant sur un des panneaux solaires de Gaia.

une vidéo du satellite Gaia

Le satellite d’astrométrie Gaia, dont les mesures nous aideront à mieux comprendre l’origine et l’évolution de l’univers, sera lancé dans un peu plus d’un mois. Construit par Astrium, ce satellite est en Guyane depuis cet été. Installé dans le bâtiment S1B du centre spatial guyanais, il est préparé pour son lancement, le 20 novembre. Actuellement, c’est le bouclier thermique qui est posé sur le satellite, par les équipes d’Astrium et de Sener (l’entreprise espagnole qui l’a construit).

Si rien ne perturbe la préparation de Gaia et de son lanceur, le satellite sera mis en orbite à bord d’un lanceur russe Soyouz (vol VS06). Le tir est prévu le 20 novembre du centre spatial guyanais de Kourou. Gaia rejoindra le point de Lagrange L2 à 1,5 million de km de la Terre, d’où il bénéficiera d’un environnement thermique stable

Gaia est un satellite scientifique de l’Agence Spatiale Européenne (ESA) qui doit mesurer avec une précision inédite la position d’un milliard d’étoiles. Son lancement devait intervenir en novembre, mais un problème technique pourrait toucher deux transpondeurs utiles à la transmission des données. Ceux-ci devant être changés alors que le satellite se trouve au Centre Spatial Guyanais, la date de lancement (sur une fusée Soyouz) a été repoussée au 17 décembre 2013 au plus tôt.

Lancement de Gaia




Date de lancement : 19 décembre 2013 (heure de Paris)
Version fusée : Soyouz
Satellite : Gaia
Heure du tir : 10h12 (heure de Paris)