2.1. SNO "ATHENA / X-IFU"

Athena est la seconde grande mission du programme Cosmic Vision de l’ESA. Athena est un observatoire en rayons X, dédié à l’étude de l’Univers chaud et énergétique. Athena est le successeur d’XMM-Newton. Athena sera déployé au début des années 2030 par la toute nouvelle Ariane 6. Il embarquera un miroir X de grande surface collectrice, combiné à deux instruments focaux : un imageur grand champ développé sous la responsabilité scientifique de Kirpal Nandra (MPE), et un spectromètre X à haute résolution, développé sous la responsabilité scientifique de Didier Barret (IRAP), et sous maîtrise d’œuvre interne CNES. Il s’agit du X-ray Integral Field Unit (X-IFU). Le X-IFU est un spectromètre imageur X cryogénique, qui utilise des détecteurs de type microcalorimètres TES (Transition Edge Sensors) refroidis en dessous de 100 mK. Il permettra d’atteindre une résolution spectrale de 2.5 eV, sur un champ de vue de 5 minutes d’arc de diamètre équivalent, avec des pixels de l’ordre de 5 secondes d’arc.
La France est le contributeur principal au X-IFU. L’IRAP a la responsabilité scientifique au niveau PI, d’Instrument Scientist, et de la X-IFU Science Team. L’IRAP fournira de plus trois contributions techniques majeures : les électroniques digitales de la chaîne de lecture des détecteurs associées à un banc de tests 50 mK, les étalonnages de l’instrument et l’Instrument Science Center : la composante X-IFU du segment sol scientifique d’Athena.
En France, l’APC fournit les électroniques chaudes de proximité et participe aux activités de définition de l’instrument et contribuera au développement de l’ X-IFU Instrument Science Center. Le CEA-SBT fournit le dernier étage de la chaîne cryogénique et participe à la définition de l’architecture thermique et aux activités de démonstration. Le CEA-SAP fournit le hardware du logiciel de reconstruction des évènements et l’électronique de contrôle du cooler 50 mK. Enfin, l’IAS participe à la caractérisation des détecteurs. De plus, de potentielles contributions du LAM sur le segment sol scientifique sont en discussion.

OSU porteur : Observatoire Midi-Pyrénées
Responsable national SNO2 "ATHENA / X-IFU" : Didier Barret / IRAP
OSU partenaires : Externe OSU AIM - Observatoire de Paris - OSUPS
Correspondant local : Andrea Goldwurm / APC
Goldwurm apc.in2p3.fr

2.2. SNO "Bepi-Colombo / DBSC"

Le satellite Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO) est l’une des deux sondes de la mission BepiColombo dont le but est l’exploration de la planète Mesure et de son environnement proche. La sonde MMO, sous la responsabilité de la JAXA, comporte une instrumentation complète dédiée aux mesures in-situ de l’environnement magnétisé de Mercure, incluant le vent solaire, la magnétogaine et la magnétosphère. L’instrument DBSC (Dual Band Search Coil) est un fluxmètre magnétique double bande parallèle à l’axe de spin de la sonde MMO (Lead CoI Fouad Sahraoui, LPP, France). Il est l’un des instruments du consortium PWI (Plasma and Wave Instrument, PI : Yasumasa Kasaba, Univ. Tohuko, Japon). DBSC mesurera les fluctuations du champ magnétique dans deux bandes de fréquence : une bande BF couvrant la gamme [100mHz, 20kHz] et une bande HF [10,640] kHz. Deux fluxmètres magnétiques, construits par l’Université de Kanazawa (Japon), couvrent la même bande BF et forment un trièdre orthogonal avec le DBSC. Le LPP est responsable de la calibration et de la livraison des données de l’antenne HF, et participera à la calibration des données BF en collaboration avec l’équipe de l’université de Kanazawa. Les deux sondes MMO et MPO (Mercury Planetary Orbiter –sous la responsabilité de l’ESA) ont été lancées avec succès en octobre 2018 de Kourou à bord de la fusée Ariane 6. Après plusieurs flyby de la Terre, Venus et Mercure, les deux sondes devraient s’insérer en orbite autour de Mercure en décembre 2025. Une première compagne de commissioning (NECP : Near Earth Commissioning Phase) a eu lieu en novembre 2018 et a confirmé le fonctionnement nominal de l’instrument DBSC (les premières données en vol ont été acquises).
D’autres phases de commissioning sont déjà programmées dont celle du flyby de Venus en 2020 durant laquelle DBSC devra acquérir des données susceptibles d’être exploitées scientifiquement.

OSU porteur : Observatoire de Paris
Responsable national SNO2 "Bepi-Colombo / DBSC" : Fouad Sahraoui / LPP
Fouad.Sahraoui lpp.polytechnique.fr
https://www.lpp.polytechnique.fr/-Services-d-Observation
OSU partenaire : OVSQ

2.3. SNO "Bepi-Colombo / MPPE"

La mission BepiColombo qui a été lancée vers la planète Mercure le 20 octobre 2018 de Kourou (Guyane) est la première mission spatiale menée conjointement par l’Europe (ESA) et le Japon (JAXA). Cette mission qui atteindra Mercure en décembre 2025, comporte deux satellites : (i) MPO sous responsabilité européenne et dédié à l’observation de la planète, et (ii) Mio sous responsabilité japonaise et dédié à l’observation de l’environnement magnétisé. Tandis que la sonde MESSENGER de la NASA (seul autre satellite placé en orbite autour de Mercure de mars 2011 à avril 2015) comportait une charge utile essentiellement orientée vers l’étude de la planète solide, les deux satellites de BepiColombo emportent une charge utile très diversifiée portant sur de nombreuses thématiques scientifiques. Pour l’étude de l’environnement magnétisé, Mio inclut notamment un ensemble d’instruments aussi complet que ceux mis en œuvre dans l’environnement terrestre, instruments rassemblés au sein de deux consortia : (i) MPPE pour la mesure des particules chargées et neutres, et (ii) PWI pour la mesure des ondes. Le SNO BepiColombo MPPE rassemble les contributions françaises du consortium MPPE, à savoir : le spectromètre de masse ionique MSA (PI : D. Delcourt, LPP) et les deux analyseurs d’électrons MEA (PI : N. André, IRAP). En tirant parti du spin (en 4 s) de Mio, les instruments MSA et MEA mesureront les fonctions de distribution 3D des ions et des électrons magnétosphériques sur des gammes d’énergie allant jusqu’à 38 keV/q pour MSA et 25 keV/q pour MEA. MSA permettra également de mesurer la composition du plasma avec une haute résolution en masse. Dès la phase de croisière avec les différents survols de Vénus et de Mercure, la tâche de service du SNO BepiColombo MPPE consistera à gérer les opérations en vol de ces instruments ainsi que le traitement de leurs données, lesquelles seront mises à disposition au CDPP.

OSU porteur : Observatoire de Paris
Responsable national SNO2 "Bepi-Colombo / MPPE" : Dominique Delcourt / LPP
Dominique.Delcourt lpp.polytechnique.fr
https://www.lpp.polytechnique.fr/-Services-d-Observation
OSU partenaire : OMP

2.4. SNO "BepiColombo / PICAM"

L’instrument PICAM/Bepi-Colombo (PI : H. Lichtenegger, IWF, Autriche) fait partie d’un consortium particule SERENA (PI : S. Orsini, INAF, Italie) a pour objectif de mesurer l’environnement ionisé de la planète Mercure. Il a été conçu et en partie réalisé par le LATMOS et le LPP. Le LATMOS et LPP ont notamment la responsabilité du détecteur, d’une partie de l’optique électrostatique et de la modélisation numérique de l’instrument. Ces outils numériques développés par le LATMOS seront indispensables pour l’exploitation future des mesures réalisées par cet instrument. Ils sont l’objet d’un travail continu de mise à jour notamment par comparaison avec les dernières calibrations de l’instrument. Ils seront indispensables pour calibrer les données de cet instrument.

OSU porteur : Observatoire de Versailles Saint Quentin
Responsable national SNO2 "Bepi-Colombo / PICAM" : François Leblanc / LATMOS
OSU partenaire : Observatoire de Paris
Responsable local : Dominique Delcourt / LPP
Dominique.Delcourt lpp.polytechnique.fr
https://www.lpp.polytechnique.fr/-Services-d-Observation

2.5. SNO "BepiColombo / Simbiosys"

Suite au lancement de la mission BepiColombo en Octobre 2018 vers Mercure, un travail conséquent est nécessaire en termes d’étalonnage, de développement des procédures pour le traitement des données, du séquençage des observations de Mercure (mise en orbite en 2025) et leur archivage.
En 2004, l’instrument SIMBIO-SYS sur la mission BepiColombo, a été sélectionné dans la charge utile. SIMBIO-SYS est l’instrument le plus important en termes de volume de données, et en même temps un ensemble cohérent de 2 cameras et un spectro-imageur, et dont l’objectif est de caractériser la surface de Mercure. La charge de la réalisation de cet instrument complexe est répartie au sein d’un consortium franco-italien entre 5 laboratoires (3 italiens et 2 français). Le LESIA avait la responsabilité de la livraison du plan focal du spectro-imageur VIHI (Visible Infrared Hyperspectral Imager). VIHI fera la cartographie minéralogique complète de la surface de Mercure avec une résolution spatiale < 500m.

Le SNO inclut plusieurs aspects :

1. Étalonnage : des opérations d’étalonnage au sol ont déjà été conduites séparément pour les 3 voies de SIMBIO-SYS, puis au niveau de l’instrument global. Ces résultats préliminaires devront néanmoins être analysés et révisés en fonction des ressources (consommation, débit de données, ...) allouées pour SIMBIO-SYS et pour définir la séquence des observations (voir ci-dessous). Des procédures de test du bon fonctionnement de SIMBIO-SYS, ainsi que l’étalonnage en vol sont réalisées tout au long du voyage vers Mercure (tous les six mois), et vont bien évidemment continuer après la mise en orbite pour la meilleure caractérisation de l’instrument.
2. Traitement et archivage des données : d’après les résultats de l’étalonnage de SIMBIO-SYS en cours, le logiciel pour le traitement des données et l’archivage des observations (en un format compatible avec le standard PDS4 – Planetary Data System) devront être préparés. Ce travail sera conduit en collaboration avec le Science Ground Segment (SGS) de la mission BepiColombo à l’ESA, et inclura l’élaboration des documents d’interface de SIMBIO-SYS. Un accord entre les PIs de l’instrument et le SGS a été signé en 2015 pour fournir à l’ESA avant 2022 tous les logiciels nécessaires.
3. Séquençage des observations : pour atteindre les meilleurs résultats scientifiques, la planification des observations à réaliser avec SIMBIO-SYS et VIHI en particulier devra être minutieusement préparée bien avant l’arrivée de BepiColombo sur Mercure, notamment en fonction des résultats déjà obtenus par la mission MESSENGER de la NASA. A ce sujet, plusieurs groupes de travail (WG) ont été créés au sein de l’équipe scientifique pour optimiser le retour scientifique de l’instrument. Des membres de l’Observatoire de Paris font partie de plusieurs WG.

OSU porteur : Observatoire des Sciences de l’Univers de l’université Paris-Sud
Responsable national SNO2 "Bepi-Colombo / Simbiosys" : Mathieu Vincendon / IAS
OSU partenaire : Observatoire de Paris
Contact local : Alain Doressoundiram / LESIA
Alain.Doressoundiram observatoiredeparis.psl.eu

2.6. SNO "Bepi-Colombo / SORBET-PWI"

SORBET (acronyme pour "Spectroscopie des Ondes Radio et du Bruit Electrostatique Thermique") est un récepteur radio HF (2,5 kHz – 10 MHz), conçu et réalisé au LESIA, qui fait partie de l’expérience PWI (Plasma Waves Investigation) destinée à étudier, pour la toute première fois en radiofréquences la magnétosphère de Mercure et son interaction avec le vent solaire (la sonde Messenger n’avait pas d’instrumentation radio, ni la sonde Mariner 10).
Les instruments du consortium PWI sont embarqués sur le satellite Mio ("Mercury Magnetospheric Orbiter", ex MMO) réalisé par l’agence spatiale Japonaise (JAXA). C’est l’un des deux satellites formant la mission BepiColombo (mission ESA-JAXA).
SORBET effectuera des mesures in situ (antennes utilisées comme "électrodes") et à distance, de spectres radio (électromagnétiques et électrostatiques), pour l’étude de la structure et de la dynamique (régions, frontières, processus d’accélération et de dissipation ...), du système magnétosphère/exo-ionosphère de Mercure et de son interaction avec le vent solaire. Plus précisément, ces objectifs incluent :

• La cartographie de la densité et de la température des électrons dans le vent solaire, la magnétosphère et l’exosphère de Mercure, par spectroscopie du bruit Quasi-Thermique (QTN).
• Ces mesures QTN sont indispensables pour la compréhension de la structure et la dynamique de la magnétosphère et donneront des contraintes fondamentales pour les modèles physico-chimiques du plasma environnant Mercure.
• La détection et l’étude des émissions radio de Mercure, dont les possibles émissions cyclotron jusqu’à 10-20 kHz, liées aux électrons d’énergie moyenne (1-10 keV) accélérés dans les régions les plus fortement magnétisées (pôles ?), et peut-être un rayonnement synchrotron sporadique (jusqu’à quelques MHz ?) d’électrons plus énergétiques (1-10 MeV).
• La surveillance des émissions radio solaires jusqu’à 10 MHz (sursauts radio de type II et type III, indicateurs de chocs interplanétaires, d’éjections de masse coronale -CME-, et de faisceaux de particules énergétiques), dans le but de créer un indice d’activité solaire vue de Mercure, pouvant être corrélé à la réponse magnétosphèrique de Mercure (Météorologie de l’espace appliquée à Mercure).
• En parallèle, nous entreprenons la modélisation (code hybride 3-D) de l’interaction de Mercure et de sa magnétosphère avec le Vent Solaire.

Le lancement de BepiColombo a eu lieu le 19 octobre 2018, pour une mise en orbite de Mio à Mercure prévue fin 2025. La recette en vol (NECP) de PWI, et donc de Sorbet, a eu lieu du 9 au 11 novembre 2018 et a parfaitement réussi. Les données collectées (sans déploiement des capteurs, c’est-à-dire sans mesures scientifiquement exploitables) ont été traitées et calibrées avec le pipe-line conçu pour produire les futures données scientifiques sur le segment sol de SORBET au LESIA.

Le déploiement des différentes antennes électriques ou magnétiques reliées à Sorbet ne sera effectué qu’à l’arrivée à Mercure, donc pas de phase de croisière ni de mesures radio HF produites par SORBET/PWI avant fin 2025 (sauf quelques survols de Venus ou Mercure et concernant uniquement le search coil magnétique qui est connecté à SORBET dans la bande 2,5 - 640 kHz).

Taches de services à court terme et moyen terme (2020-2025) :
Jusqu’au déploiement des antennes, aucun support d’observations au sol ou spatial n’est requis pour SORBET/PWI, et de plus, les mesures in-situ qui seront réalisées par Sorbet ont lieu dans une gamme de fréquence (2.5-640 kHz) inaccessible depuis la Terre (coupure ionosphérique).
Le SNO durant la phase de croisière est donc pratiquement réduit aux traitements de données de recettes en vol (dont la calibration) et de données simulées (incluant leur simulation). Ces traitements sont mis en place au Lesia sur un serveur dédié. Par exemple, les logiciels de calibration et le pipe-line de traitement des données brutes (dites L0 = télémétrie en provenance de l’instrument embarqué) vers les données calibrées en valeurs physiques (dites L1) est déjà opérationnel et a été utilisé pour les recettes en vol de novembre 2018 et aout 2019. Sont à développer : la conversion en CDF des données L1 pour la mise à disposition la plus large (responsabilité du LESIA), et ensuite le traitement et la production de données de plus hauts niveaux (> L2, comme par exemple densités et températures par ajustement de modèles de QTN à partir des données simulées). Le LESIA devant à terme fournir ces données pour l’ISAS au Japon et probablement pour le CDPP en France.

Taches de services à plus long terme (après 2025) :

A plus long terme, des comparaisons avec des observations du Soleil (sol ou spatial) seront nécessaires pour l’interprétation des nombreuses données fournies par BepiColombo. En particulier, il est prévu un échange d’observation/timing d’évènements solaires entre les deux satellites MIO et MPO, avec une forte implication SORBET. Enfin, le monitoring des émissions solaires à hautes fréquences (0.5-20MHz), qui est assuré par SORBET sur une bande dédiée, devra être distribué et partagé notamment pour la calibration/interprétation des données des autres instruments de PWI (et de tout BepiColombo).

OSU porteur : Observatoire de Paris
Responsable national SNO2 "Bepi-Colombo / SORBET-PWI" : Michel Moncuquet / LESIA
Michel.Moncuquet observatoiredeparis.psl.eu

2.7. SNO "CHARA"

Ce service a pour objectif le soutien aux groupes français exploitant l’interféromètre du Center for High Angular Resolution Astronomy (CHARA, USA). Ce réseau interférométrique optique situé à l’observatoire du Mount Wilson (Californie) comprend 6 télescopes de 1 mètre sur des bases allant de 30 à 330 mètres, et est équipé de 2 instruments français : JOUFLU pour la recombinaison à très haute précision dans l’infrarouge proche (bande K), et VEGA pour l’imagerie interférométrique dans le visible à haute résolution spectrale et très haute résolution spatiale. D’autres instruments sont également en service : MIRC (pour l’imagerie interférométrique en bandes H et K, Université de Michigan), CLASSIC-CLIMB (pour une sensibilité maximale en bandes H et K, Chara Center), et PAVO un instrument 3T dans le visible pour la haute sensibilité (Université de Sydney). L’accès à CHARA et donc à l’hémisphère Nord ainsi qu’au domaine du visible est un atout très intéressant et complémentaire du VLTI.

Le soutien du service passe explicitement par les actions suivantes :

1. Soutien à la préparation des observations et formation ;
2. Prise en charge des observations en mode service (dans le cadre de l’optimisation des nuits d’observation) et formation ;
3. Prise en charge/Soutien à la réduction des données. Formation ;
4. Maintenance technique, évolutions.

OSU porteur : Observatoire de la Côte d’Azur
Responsable national SNO2 "CHARA" : Denis Mourard / Lagrange
OSU partenaires : OSUG – OSUL - Observatoire de Paris
Contact local : Vincent Coudé du Foresto / LESIA
Vincent.Foresto observatoiredeparis.psl.eu

2.8. SNO "CLUSTER / STAFF"

STAFF est une des 5 expériences du consortium de mesures d’ondes WEC de la mission ESA Cluster. La mission a pour but l’étude tri-dimensionnelles des structures à petite échelle qui prévalent à l’interface de 2 plasmas astrophysiques, le vent solaire et une magnétosphère planétaire, ici celle de la Terre. La mission, qui repose sur 4 satellites identiques a été lancée en 2000. Elle a été prolongée au moins jusqu’à fin 2020.
Chacun des 4 instruments STAFF est composé de 2 parties : l’une, construite par le LPP, mesure la forme d’onde des 3 composantes des fluctuations magnétiques dans les gammes 0-12 Hz et 0-180 Hz. L’autre, construite par le LESIA, fourni les spectres d’ondes suivant 5 composantes (3 magnétiques, 2 électriques) dans la gamme de fréquence 8-4000 Hz.
Le service assuré par le laboratoire couvre les opérations en vol et le suivi du bon fonctionnement des 4 instruments (télécommande/analyse des observations en routine), la réduction systématique des données (décommutation, étalonnages, traitements et visualisation journalière des spectres), validation des produits incluant la maintenance des chaines de traitement, diffusion à la communauté internationale, à travers la production de données résumées et la mise en ligne des visualisations journalières. Les données pleine résolution sont produites, vérifiées et inter calibrées avec les autres données disponibles de Cluster, puis livrées au centre d’archivage Cluster de l’ESA (CSA-ESAC) qui en assure l’accès libre.

OSU porteur : Observatoire de Paris
Responsable national SNO2 "CLUSTER / STAFF" : Patrick Canu / LPP
Patrick.Canu lpp.polytechnique.fr
https://www.lpp.polytechnique.fr/-Services-d-Observation

2.9. SNO "CTA"

Le projet de très grande infrastructure de recherche CTA, acronyme pour Cherenkov Telescope Array, est un réseau d’une centaine de télescopes de différentes tailles installé sur deux sites (sud et nord) qui permettra une exploration profonde de l’univers énergétique et transitoire en rayons gamma de 20 GeV à 300 TeV, avec l’ouverture d’une des dernières fenêtres électromagnétiques aux énergies extrêmes. CTA présente par rapport aux instruments actuels un gain d’un ordre de grandeur en sensibilité, un élargissement du domaine spectral, et une amélioration des résolutions angulaire, spectrale et temporelle. Sa grande flexibilité d’utilisation en fait un instrument polyvalent pour répondre à de nombreuses questions-clés concernant l’accélération des particules autour des trous noirs et étoiles à neutrons, l’origine des rayons cosmiques galactiques et extragalactiques, la cosmologie (mesure des fonds diffus et champ magnétique intergalactique, recherche de signatures indirectes de matière noire) et la physique fondamentale au-delà du modèle standard (recherche de signatures de violation d’invariance de Lorentz et de particules de type axions). CTA traquera aussi les contreparties gamma des événements observés par la nouvelle astronomie multi-messager.

En parallèle à son investissement scientifique en astrophysique des très hautes énergies, l’Observatoire de Paris s’inscrit à plusieurs niveaux dans la construction de l’Observatoire CTA. L’établissement est engagé sur :

• la construction des télescopes de 4m (SST) de type Schwarzschild-Couder,
• les simulations de performances instrumentales,
• les logiciels de traitement et d’analyse de données,
• le portail utilisateurs de CTA.

Le LUTH et le GEPI ont développé un des prototypes de télescopes de 4m et participent à l’optimisation du concept final des SST à deux miroirs qui vont être construits pour CTA-Sud.

Cette optimisation et la calibration des SST et des autres sous-réseaux de CTA nécessitent de nombreuses simulations des performances instrumentales : système optique avec ROBAST et Zemax, et fonctions de réponse instrumentale (IRF).

L’Observatoire participe à l’élaboration du « Science User Support System » de CTA qui comprend le logiciel d’analyse scientifique des données, le portail de distribution de données ainsi que toute information et support nécessaire aux utilisateurs de CTA pour proposer des observations et pour mener à bien leurs analyses scientifiques.

Le LUTH est aussi très impliqué dans l’effort d’homogénéisation des formats de données spécifiques à l’astronomie gamma pour établir un standard qui permet l’interopérabilité des outils d’analyse, ainsi que dans la phase de tests et validation du logiciel d’analyse de données de haut niveau Gammapy.

A l’Observatoire de Paris, les tâches de service associées au SNO-ANO2 de CTA couvrent actuellement et à moyen terme (période 2020 – 2025) :

• conception et optimisation de la structure mécanique des nouveaux SSTs unifiés (simulations et tests de performances, analyse système, IRF)
• lancement et suivi de fabrication de SSTs, puis mise en service des instruments sur site (conduite de projet scientifique)
• définition et validation du format de données (des données brutes aux données scientifiques), et des métadonnées associées
• développement d’outils d’analyse spécifiques pour les données de haut niveau, tests et validation
• développement d’un système de diffusion de données et intégration dans l’Observatoire Virtuel.

CTA est conçu pour une durée de vie d’au moins 30 ans. Les tâches de service associées à long terme incluent (après 2025) :

• suivi des performances, et IRF qui devront être affinées tout au long du déploiement du réseau puis de sa phase pleinement opérationnelle
• maintien et évolution de l’archive ouverte de données

OSU porteur : Observatoire Midi-Pyrénées
Responsable national SNO2 "CTA" : Jorgen Knodlseder / IRAP
OSU partenaires : OSUG - Observatoire de Paris
Contact local : Hélène Sol / LUTh
Helene.Sol observatoiredeparis.psl.eu

2.10. SNO "ELT / MICADO - MAORY"

L’instrument MICADO (Multi-AO Imaging CAmera for Deep Observations ; PI Richard Davies, MPE, Allemagne) est l’imageur de 1iere lumière de l’ELT. Fonctionnant dans l’infrarouge proche (0,8–2,4 μm) sur un grand champ (jusqu’a 50"), il disposera de quatre modes d’observations (imagerie, astrométrie, spectroscopie longue fente, haut contraste) lui permettant d’adresser les sujets scientifiques clés de l’astrophysique moderne : la dynamique des systèmes stellaires denses, les trous noirs des galaxies et le centre de la Voie Lactée, l’histoire de la formation stellaire au sein des galaxies par le biais des populations stellaires résolues, la formation et l’évolution des galaxies dans l’univers primordial, les exoplanètes et les objets du système solaire.
MICADO bénéficiera de la pleine résolution spatiale de l’ELT grâce à deux modes d’optique adaptative (OA). Le premier mode est de type SCAO, offrant une haute correction proche de l’axe et développé au sein de MICADO. Le second mode est de type MCAO, offrant une correction médiane et uniforme sur l’ensemble du champ de MICADO. Il est développé au sein du consortium MAORY (Multi-conjugate Adaptive Optics RelaY for the ELT ; PI P. Ciliegi, INAF Bologna, Italie).
La contribution française à MICADO est pilotée par le LESIA avec la collaboration du GEPI, de l’Observatoire de Besançon, de la Division Technique de l’INSU et de l’IPAG. Elle consiste en la réalisation du module SCAO (qui sera intégré à terme dans MAORY) et du mode haut contraste de MICADO.
La contribution française à MAORY consiste en la réalisation du module d’analyseurs à étoile laser de l’instrument et est sous responsabilité de l’IPAG.
Le SNO ELT MICADO-MAORY est le service national de l’INSU lié au développement de l’ensemble instrumental MICADO-MAORY.
A l’Observatoire de Paris, les taches de service associées au SNO ELT MICADO-MAORY couvrent aujourd’hui :
 les activités de conception et de prototypage du module SCAO et du mode haut contraste de MICADO, avec une part importante de spécification, de simulation, d’analyse système,
 les activités de préparation du programme scientifique de l’instrument, avec le développement éventuel d’outils logiciels spécifiques, afin d’une part de nourrir le document associé à livrer à l’ESO et d’autre part d’étoffer le logiciel de simulation instrumentale, qui sera lui aussi livré à l’ESO

OSU porteur : Observatoire de Paris
Responsable national SNO2 "ELT / MICADO - MAORY" : Yann Clénet / LESIA
Yann.Clenet observatoiredeparis.psl.eu
OSU partenaires : OSUG, Observatoire de Besançon

2.11. SNO "ELT / MOSAIC"

MOSAIC sur l’ELT offrira une couverture d’un espace considérable de paramètres observationnels (multiplex, résolution spectrale, spatiale, couverture spectrale, IFU) : une grande partie des découvertes de l’ELT seront réalisées par ce type d’instrument, en particulier en physique stellaire, Galactique, extragalactique et en cosmologie. Le MOS monté sur l’ELT sera l’instrument le plus compétitif au monde pour le suivi et l’étude physique (chimie, dynamique) des premières sources de l’Univers, et sera le seul instrument capable d’étudier la structure du milieu inter-galactique à z=2-3, l’évolution jusqu’à z=3.3 du contenu en matière sombre et en baryons des galaxies spirales. Pour réaliser les très nombreux projets scientifiques de la communauté MOS, MOSAIC combinera une voie à multiplex modéré et bonne résolution spatiale (multi-IFUs) et une seconde voie à multiplex élevé et qualité proche du seeing (multi-fibres).

Taches de services (période 2018-22) :

• Mise en place du simulateur du plan focal incluant l’ensemble des effets instrumentaux et du ciel. Caractérisation de la stratégie observationnelle optimale pour observations des objets faibles dans les deux modes ;
• Travail au sein des équipes (15 pays partenaires, 35 Instituts) pour la réalisation des logiciels de réduction de données en passant par l’ETC ;
• Simulations numériques scientifiques : modélisation des premières sources de l’Univers, des halos de galaxies lointaines ;
• Simulations numériques instrumentales : optimisation des algorithmes de soustraction du ciel, détection des sources très faibles.

Ces tâches devront évoluer au cours du cycle de développement de l’instrument vers des tâches de préparation des grands relevés qui seront conduits par l’instrument.

OSU porteur : Observatoire de Paris
Responsable national SNO2 "ELT / MOSAIC" : François Hammer / GEPI
Francois.Hammer observatoiredeparis.psl.eu
OSU partenaires : PYTHEAS - OMP

2.12. SNO "ExoMars / MicrOmega"

La mission ExoMars de l’agence spatiale européenne (ESA) a pour objectif de caractériser le potentiel exobiologique de la planète Mars. La sonde TGO (Trace Gas Orbiter), 1er volet de la mission, a été lancée en 2016, et est actuellement en orbite autour de Mars. Le rover Rosalind Franklin de la mission doit être lancé en juillet 2020, pour une arrivée sur Mars prévue en mars 2021.
A bord du rover, le microscope hyperspectral visible/proche-IR MicrOmega développé par l’IAS sera chargé d’analyser les échantillons de sol sur Mars.

Le SNO inclut plusieurs aspects :

1. Mesures pré-opératoires : Un modèle de rechange de MicrOmega installé à l’IAS et complètement intégré à un banc permet d’effectuer facilement des mesures. Nous projetons la caractérisation en spectroscopie IR d’échantillons test durant la période avant le lancement.
2. Opérations en vol : Après le lancement (prévu en juillet 2020), participation aux tests et étalonnages en vol. La majeure partie du travail consistera aux opérations de MicrOmega sur le sol martien pendant les 180 jours prévus de la mission. Ce qui nécessitera une présence continue des scientifiques de l’instrument au centre de contrôle du rover à Turin.

OSU porteur : Observatoire des Sciences de l’Univers de l’université Paris-Sud
Responsable national SNO2 "ExoMars / MicrOmega" : Cedric Pilorget /IAS
OSU partenaire : Observatoire de Paris
Contact local : Alain Doressoundiram / LESIA
Alain.Doressoundiram observatoiredeparis.psl.eu

2.13. SNO "JUICE / MAJIS"

Ce service ANO2 est dédié à la réalisation puis aux opérations en vol du spectromètre imageur MAJIS sur la mission JUICE, 1ère mission majeure ("L" pour large) du programme Cosmic Vision de l’ESA. Cette mission est dédiée au système de Jupiter, avec des survols rapprochés de Europe, Callisto et Ganymède et des observations de Jupiter suivies d’une mise en orbite circulaire polaire autour de Ganymède, le plus gros satellite du système solaire (5260 km de diamètre).

L’IAS (OSUPS) assure la responsabilité scientifique et technique de l’instrument ainsi que la réalisation du module électronique central, des électroniques de proximité et des plans focaux. le LESIA (Observatoire de Paris) est responsable de la production des cubes "géométriques" (position, distance, incidence, émergence et phase pour chaque pixel) dans le contexte du segment sol.

OSU porteur : Observatoire des Sciences de l’Univers de l’université Paris-Sud
Responsable national SNO2 "JUICE / MAJIS" : François Poulet / IAS
OSU partenaire : Observatoire de Paris
Contact local : Cedric Leyrat / LESIA
Cedric.Leyrat observatoiredeparis.psl.eu

2.14. SNO "JUICE / RPWI"

La mission JUICE (Jupiter Icy Moon Explorer) est une mission ESA dédiée à l’exploration de Jupiter et de ces lunes glacées, en particulier Ganymède, autour de laquelle la mission effectuera ses dernières orbites. L’instrument RPWI (Radio and Plasma Waves Instrument) est constitué de plusieurs récepteurs reliés à des senseurs électriques et magnétiques couvrant la partie basse fréquence du spectre (quelques Hz à 45 MHz). Les objectifs scientifiques principaux sont, d’une part, l’exploration de la magnétosphère de Jupiter, du rôle des satellites galiléens sur son activité et son interaction avec le vent solaire ; et d’autre part, l’exploration de Ganymède, l’étude de son champ magnétique interne et de son interaction avec la magnétosphère de Jupiter.

Les laboratoires français impliqués dans l’instrument RPWI sont le LESIA, le LPP, le LPC2E, le LATMOS, l’ONERA et l’IRAP. La participation française à l’équipe RPWI est coordonnée par son co-PI au LESIA. Les responsabilités des différents laboratoires en termes de SNO sont les suivantes :

• Le LESIA est aussi responsable de la coordination scientifique de JENRAGE (Jovian Environment Radio Astronomy and Ganyede Exploration), l’instrument radio basse fréquence, conçu en collaboration avec la Suède et le Japon. Le LESIA fournit le savoir-faire et l’expérience acquise sur les projets précédents (en particulier Cassini/RPWS et STEREO/Waves), en ce qui concerne la conception de l’instrument. Il prépare son étalonnage au sol et en vol, ainsi que les modes opératoires instrumentaux, et met en place de chaîne de traitement pour l’analyse des données, et prépare l’archivage et de la distribution des données obtenues par cet instrument ;
• Le LPP conçoit et construit un Search Coil 3D, capteur magnétique de RPWI (héritage Cassini/RPWS, BepiColombo/MMO/RPW, notamment), prépare son étalonnage au sol et en vol, met en place la chaine de traitement des données en collaboration avec l’équipe Tchèque qui construit le récepteur associé, et prépare l’archivage et la distribution des données issues de ce capteur ;
• Le LPC2E conçoit et construit l’expérience MIME (Mutual Impedance Measurements) avec l’héritage de l’expérience MIP de la mission Rosetta. L’équipe prépare les modes opératoires instrumentaux, l’étalonnage de l’instrument, effectue les modélisations numériques nécessaires à l’interprétation des mesures. Il prépare aussi l’archivage et de la distribution des données obtenues par cet instrument ;
• Le LATMOS et l’ONERA fournissent un support à toute l’équipe RPWI pour la modélisation de l’environnement spatial autour de Jupiter et de Ganymède ;
• L’IRAP, en particulier à travers le CDPP, fournit un soutien pour la mise en place de l’archivage et de la distribution des données issues de l’expérience RPWI toute entière. Il fournit aussi des outils permettant de préparer les observations de RPWI en utilisant les modèles fournis par le LATMOS.

OSU porteur : Observatoire de Paris
Responsable national SNO2 "JUICE / RPWI" : Baptiste Cecconi / LESIA
Baptiste.Cecconi observatoiredeparis.psl.eu
OSU partenaires : OSUC – OVSQ - OMP

2.15. SNO "JUICE / SWI"

L’instrument SWI (Sub-millimeter Wave Instrument) de la mission JUICE est un spectromètre submillimétrique à 2 canaux (600 et 1200 GHz) visant à étudier les atmosphères (composition, structure, dynamique) de Jupiter et de ces satellites, ainsi que la surface de ces derniers.

Le SNO inclut plusieurs aspects :

1. Caractérisation et calibration de l’instrument. Ceci inclut toutes les étapes de caractérisation spectrale et radiométrique (température de bruit, bande passante, réponse spectrale du spectromètre, calibration en fréquence et en amplitude, gain image) et de ses performances spatiales (détermination du lobe d’antenne, de son gain ; mesure de l’alignement des récepteurs, détermination de la précision du système de pointage…). La calibration de l’instrument s’effectuera au sol puis en vol.
2. Préparation des observations. Ceci concerne toute la définition de la stratégie d’observation (modélisation des spectres attendus, définition des modes d’observations et leur validation, temps d’intégrations, séquençage…).
3. Planification des observations (développement d’un outil d’aide au planning, l’Observing Planning Tool OPT, développement initié à l’OASU). L’objectif est la fourniture d’un « Science Observation Scenario » couvrant toute la mission, puis la réalisation de la planification lors de la phase opérationnelle. Un serveur dédié a été acquis en 2017 et une AI a commencé le développement.
4. Acquisition, réduction et archivage des données. Ceci concerne les aspects uplink, le développement d’outils de réduction des données, ainsi que les aspects de gestion et d’archivage de la base de données SWI.
5. Aspects « downlink » : développement du Data Model, i.e. définition format des données, logiciel de réduction des données, archivage. Ce modèle de données scientifiques (SDM) décrit l’organisation et le format dans lesquels les données scientifiques brutes de SWI (par ex. données de télémétrie, données auxiliaires de métadonnées et autres informations) seront générées, archivées et diffusées. Ce modèle de données sera utilisé dans le cadre du développement d’un pipeline (Data Capturer) pour le traitement des données de télémétrie aux données brutes (raw data) de niveau 0. Notons qu’il interagira aussi avec l’OPT cité précédemment.

OSU porteur : Observatoire de Paris
Responsable national SNO2 "JUICE / SWI" : Emmanuel Lellouch / LESIA
Emmanuel.Lellouch observatoiredeparis.psl.eu
OSU partenaire : OASU

2.16. SNO "JWST / MIRI"

MIRI est l’instrument infrarouge moyen du James Webb Space Telescope (JWST) couvrant la bande de 5 à 28 microns (Wright et al. 2015, Rieke et al. 2015). MIRI est constitué de deux systèmes, une caméra grand champ (Bouchet et al. 2015) incluant des champs coronographiques (Boccaletti et al. 2015) et une longue fente (Kendrew et al. 2015), ainsi qu’un spectrographe intégral de champ (Wells et al. 2015).

Le service porte sur le développement des logiciels adaptés pour le traitement des données des différents modes de l’imageur : imagerie, coronographie (notamment par masques de phase à 4 quadrants pour l’imagerie d’exoplanètes et de disques), spectroscopie par fente à basse résolution (R=100), spectroscopie sans fente (pour l’observations du transit/éclipse d’exoplanètes).
Le service inclus également une participation :
1 - au commissioning de l’instrument (lancement + 6 mois) pour caractériser les performances des différents modes et au suivi de ces performances au cours de la vie de l’instrument.
2 - au centre d’expertise français afin de fournir un soutien aux utilisateurs pour la préparation des observations (utilisation de l’ETC, de l’APT et des simulateurs MIRI) et la réduction des données, avec une expertise particulière concernant la thématique exoplanètes.

OSU porteur : Externe OSU AIM
Responsable national SNO2 "JWST / MIRI" : Pierre-Olivier Lagage / AIM
OSU partenaires : OSUPS - Observatoire de Paris - PYTHEAS
Contact local : Anthony Boccaletti / LESIA
Anthony.Boccaletti observatoiredeparis.psl.eu

2.17. SNO "Magnetospheric MultiScale Mission"

La mission MMS de la NASA, lancée le 12 Mars 2015, comporte 4 satellites identiques évoluant en formation tétraédrique dotés d’une instrumentation complète et de nouvelle génération. Elle a pour objectifs principaux d’étudier la reconnexion magnétique, les processus d’accélération et la turbulence plasma dans la magnétosphère terrestre à l’échelle de la dynamique des électrons. Son profil de mission sur 2 ans était composé de 2 phases orbitales principales pour explorer les régions clefs de la magnétosphère terrestre : (Phase 1) magnétopause sur la face avant, sur les flancs et la queue géomagnétique proche (apogée à 12 Rt), (phase 2) queue géomagnétique à distance moyenne de la Terre (apogée 25 Rt). La mission a ensuite été étendue pour une durée de 3 ans et son apogée a été augmenté à 30 Rt afin de permettre également l’étude du vent solaire libre. Compte tenu du bon fonctionnement de tous les instruments, la mission devrait être prolongée jusqu’en 2030. MMS_SCM (Search-Coil Magnetometer), conçu, réalisé et étalonné (à l’Observatoire magnétique national de Chambon-la-forêt) par le LPP, est un système tri-axe d’antennes magnétiques (capteur + préamplificateur + câbles) mesurant les fluctuations du champ magnétique dans la gamme [1 Hz-6 kHz]. Cet instrument, via l’analyseur à bord, produit des captures de forme d’onde (jusqu’à 4 kHz) et des spectres. Il est intégré dans le consortium « Fields ». Un modèle de cet instrument a été intégré sur chacun des quatre satellites de la mission. Chaque instrument est étalonné une fois par orbite à partir d’un signal injecté à bord par l’analyseur qui permet de vérifier la stabilité de la fonction de transfert de l’instrument. Depuis le lancement de la mission, l’équipe MMS_SCM participe à trois téléconférences hebdomadaires pour l’étalonnage des magnétomètres, pour le consortium « Fields » et pour la production des données de niveau 2 qui doivent être accessibles librement à la communauté 1 mois après leur réception au sol. Elle participe à l’élaboration et à la validation d’un nouveau jeu de données de niveau 3 obtenu à partir de la fusion des mesures magnétiques fournies par le magnétomètre basse fréquence (FGM) avec celles fournies à plus haute fréquence par SCM. L’IRAP a quant à lui fourni et étalonné les détecteurs à micro-canaux (MCP) pour les 32 têtes de mesure des instruments « ions » (Dual Ion Spectrometers ; DIS) du consortium FPI (Fast Plasma Instruments). Il contribue actuellement aux étalonnages, traitement des données et développement des outils d’analyse et de visualisation pour les mesures particules de FPI (ions et électrons). Il participe aux téléconférences hebdomadaires du consortium FPI. Les instruments « ions » et « électrons » permettent de par leur nombre à bord des satellites de réaliser des mesures quasi instantanées (respectivement 30 et 150 ms pour les électrons et les ions) des fonctions de distribution (3D) des particules, malgré une période de rotation des satellites sur eux-mêmes (spin) lente (20 s). Les deux équipes françaises SCM et FPI-DIS participent à la sélection des données de haute cadence ("selective downlink") qui se déroule tout au long de l’année par période d’astreinte de 2 semaines. Enfin, l’ensemble de l’équipe MMS se réunit deux fois par an pour échanger sur le fonctionnement des instruments, l’évolution du profil de mission, et l’exploitation des données.

OSU porteur : Observatoire de Paris
Responsable national SNO2 "Magnetospheric MultiScale Mission" : Olivier Lecontel / LPP
Olivier.Lecontel lpp.polytechnique.fr
https://www.lpp.polytechnique.fr/-Services-d-Observation
OSU partenaire : OMP

2.18. SNO "Mars 2020 / SuperCAM"

L’objectif de la mission Mars2020 est la recherche de traces d’une vie passée à la surface de Mars, suite à la découverte de l’habitabilité de Mars par la mission Curiosity. Lancée en juillet 2020, elle se posera sur la planète rouge en février 2021 et ses opérations se poursuivront, dans un premier temps, jusqu’en août 2023. Mars2020 consiste en un rover pourvu de nombreux instruments scientifiques, permettant de fournir des mesures de la surface de Mars ainsi que de préparer les futures missions de retour d’échantillons. L’instrument SuperCam a été conçu comme la continuité de l’instrument ChemCam, qui est un succès à bord du robot Curiosity. En plus de la technique LIBS (“Laser-Induced Breakdown Spectrometry”) utilisée par ChemCam et permettant de connaitre la composition chimique de la cible, SuperCam utilisera la spectrométrie Raman ainsi que la spectrométrie infrarouge afin de connaitre la minéralogie des sols et roches à la surface de Mars. Une caméra couleur donnera le contexte morphologique des mesures de chimie. L’objectif de SuperCam est de détecter des sources potentielles de bio-signatures (“PBS” - Potential BioSignatures), en combinant différentes techniques analytiques. SuperCam est constitué de trois parties : le “body unit”, localisé dans le corps du rover, le “mast unit” en haut du mât, et les cibles de calibration localisées sur le rover. Le Mast Unit est fourni par l’IRAP (co-PI S. Maurice) sous maitrise d’ouvrage CNES, alors que le Body Unit est fourni par le laboratoire de Los Alamos aux Etats-Unis (co-PI R. Wiens). L’université de Valladolid en Espagne est responsable du montage des cibles de calibration sur le rover, après leur fabrication en France.

OSU porteur : Observatoire Midi-Pyrénées
Responsable national SNO2 "Mars 2020 / SuperCAM" : Sylvestre Maurice / IRAP
OSU partenaires : OSUG – OSUNA – OVSQ - Observatoire de Paris – OSUPS - OASU
Contact local : Thierry Fouchet / LESIA
Thierry.Fouchet observatoiredeparis.psl.eu

2.19. SNO "PLATO"

La mission PLAnetary Transits and Oscillations of stars, PLATO, est la mission M3 du programme Cosmic Vision de l’ESA dont le lancement est prévu fin 2026. PLATO détectera et caractérisera des milliers d’exoplanètes de toutes tailles, dont plusieurs dizaines semblables à la Terre, ainsi que leurs étoiles hôtes. L’atout de PLATO est que l’étude des transits planétaires sera non seulement couplée à la sismologie de l’étoile hôte, mais aussi à des mesures complémentaires réalisées par des spectrographes au sol. Chacune de ces méthodes permettant de mesurer des paramètres différents, il sera possible d’analyser avec précision les propriétés de ces systèmes.
Plusieurs laboratoires français contribuent de façon importante à la réalisation de l’instrument mais surtout à la préparation de la mission au niveau du centre de mission, le PLATO Data Center (PDC) et de la préparation scientifique associée (PSM).

1. Les participations françaises concernant le système et la charge utile sont :
   • Le LESIA (Observatoire de Paris) fournit le logiciel vol des N-DPU et assure un rôle de conseil de niveau système instrument au sein du DPS.
   • Le CEA Saclay fournit un prototype numérique des F-FEE.
   • L’IAS (Orsay) assure les essais thermiques d’étalonnage des caméras et la validation de leurs performances.
2. les contributions françaises au sein du Centre de Données PLATO (PDC) se déclinent comme suit :
   • Pipeline L0 - L1 :
     • Le LESIA est responsable de l’étude et la définition des algorithmes scientifiques des chaînes de traitement bord et sol pour la production des courbes de lumière prêtes à l’analyse scientifique. Ce travail inclut la définition détaillée des algorithmes ainsi que la fourniture des codes prototypes et jeux de tests associés ;
     • Le LESIA et l’IRAP participent au développement des procédures de test des différents modules du pipeline à partir de données simulées
   • Pipeline exoplanètes en charge produire les listes de transits et leurs caractéristiques : le LAM assure le développement et la fourniture de logiciels de détection, d’estimation des paramètres des systèmes planétaires et la gestion des performances de l’ensemble du pipeline ;
   • Analyses stellaires : l’IAS est responsable du Système d’Analyses Stellaires qui est chargé de la production et de la validation des paramètres stellaires dérivés à partir des courbes de lumière L1 et des données auxiliaires (paramètres sismiques, paramètres relatifs à l’activité stellaires, paramètres fondamentaux). Le CEA et l’IRAP contribuent à certains WP ;
   • Outils en support aux analyses de données : le LAM est responsable du développement et de la fourniture des outils de contrôle des sorties du pipeline exoplanètes (visualisation, et outils de ré- analyse si nécessaire) ;
   • Base de données ancillaire : le LAM est responsable de la définition et de la réalisation de la base de données qui va rassembler toutes les données auxiliaires, c’est à dire autres que le catalogue d’entrée plus les données de suivi et les produits associés.
3. Le LESIA est représenté dans le PLATO Calibration and Operation Team. Ce groupe coordonne le travail des différentes équipes du consortium PLATO concernées par la calibration sol et vol de l’instrument. Il s’assure que les calibrations prévues répondent aux besoins scientifiques et que celles-ci fourniront lors des opérations les entrées nécessaires pour les chaînes de traitements bord et sol.
4. Le PLATO Science Management assure le développement des méthodes et algorithmes, la préparation du catalogue d’entrée et identifie les besoins en termes de suivi sol. Il est placé sous la coordination Anglaise. Les responsabilités françaises sont réparties sur plusieurs types d’activités. Plus précisément, les principales contributions françaises sont les suivantes :
   • Le LESIA porte la responsabilité générale de la préparation scientifique dans le domaine de la physique stellaire ;
   • L’IAS, le CEA, l’IRAP, l’OCA et le LUPM contribuent également à plusieurs aspects de la préparation en physique stellaire ;
   • Le LAM est responsable du développement des procédures pour établir la liste des priorités parmi les candidats exoplanètes. Il a également la responsabilité de WPs pour la caractérisation des cibles pour la construction du catalogue d’entrée, ainsi que d’un WP du follow-up relatif à la caractérisation des systèmes exoplanétaires ;
   • Le CEA, l’OCA, l’IAP et l’IMCCE ont la responsable de WPs dans la partie Exoplanet Science.

OSU porteur : Pythéas
Responsable national SNO2 "PLATO" : Magali Deleuil / LAM
OSU partenaires : Observatoire de Paris – OSUPS – Externe OSU AIM – OMP - OREME
Contact local : MarieJo Goupil / LESIA
MarieJo.Goupil observatoiredeparis.psl.eu

2.20. SNO "SKATE"

Le service d’observation SKATE a pour objet de servir le très fort intérêt manifesté par la communauté scientifique française pour SKA1 et de tirer parti de nos investissements dans les « éclaireurs » de SKA, en développant dans un même cadre les tâches de service qui préparent SKA, celles qui concernent ses précurseurs et éclaireurs, principalement LOFAR et NenuFAR, tout en favorisant les synergies et en mettant en valeur les tâches transverses.
Le contexte : SKA sera un observatoire très puissant mais complexe à utiliser dans certains de ses modes d’observation, et les utilisateurs auront accès aux données principalement au travers de centres de données régionaux (SKA Regional Centers, SRC). Par ailleurs, la communauté française a accès aux précurseurs et éclaireurs de SKA : LOFAR via l’International LOFAR Telescope auquel la France participe, mais aussi ASKAP et MeerKAT. Enfin, NenuFAR, un investissement national important, est en fin de développement tout en commençant ses opérations et son exploitation scientifique (« Early Science »).
SKATE fournit un cadre commun pour le développement de l’instrumentation, la formation et le support à la communauté, ainsi que le développement des outils pour SKA1 et le SRC européen qui constitueront des contributions françaises à SKA1 et au SRC. Il permet aussi des évolutions des tâches de service des personnels CNAP.
Les 6 tâches de service identifiées dans SKATE sont :
1) le développement d’instrumentation pour NenuFAR et SKA1,
2) la gestion de la station française (FR606) de LOFAR, de NenuFAR, et la gouvernance SKA-France,
3) l’opération de stations d’observation : FR606, NenuFAR,
4) le support aux utilisateurs pour FR606, LOFAR, NenuFAR, et les autres éclaireurs, et la définition du soutien à apporter aux utilisateurs de SKA notamment dans le cadre du futur SKA Regional Center européen,
5) la mise à disposition des données de FR606 en mode local et de NenuFAR (contrôle qualité, archivage, accès) et la préparation de la participation française au SKA Regional Center,
6) le développement d’outils algorithmiques et méthodologiques pour SKA et ses éclaireurs, ainsi que pour le SKA Regional Center européen. La plupart de ces outils sont transverses à SKA et aux éclaireurs, et leur développement et utilisation sur les éclaireurs est essentielle pour les valider comme contribution à SKA et au SRC.

OSU porteur : Observatoire de Paris
Responsable national SNO2 "SKATE" : Fabienne Casoli / LERMA - Jean-Mathias Griessmeier / LPC2E
Fabienne.Casoli observatoiredeparis.psl.eu
Jean-Mathias.Griessmeier cnrs-orleans.fr
OSU partenaires : OSUC - OASU – OCA – OMP - OSUPS

2.21. SNO "Solar Orbiter"

Description de la mission Solar Obiter
Solar Orbiter est une mission de l’ESA qui permet de faire des progrès notables dans notre connaissance du Soleil et de l’Héliosphère interne en suivant simultanément les deux voies stratégiques suivantes :

• Mesures in-situ dans le vent solaire à des distances jamais atteintes auparavant avec une instrumentation dédiée (périhélie minimum prévu de 0.28 unité astronomique, à savoir entre 60 rayons solaires de la surface) ;
• Observations à distance du Soleil avec, entre autre, la meilleure résolution spatiale jamais atteinte (70 km/pixel). Initialement proposé en 1998 dans le programme "Horizon 2000+" de l’ESA, Solar Orbiter devrait être lancé en Février 2019. Projet structurant d’un grand nombre de laboratoires de physique solaire et héliosphérique en Europe et au-delà, Solar Orbiter fédère l’ensemble des communautés SOHO et Ulysse dont elle regroupe les attentes scientifiques.

Objectifs scientifiques de la mission Solar Orbiter

Les objectifs scientifiques de Solar Orbiter couvrent un grand nombre des questions fondamentales de la physique du Soleil et de l’Héliosphère interne qui restent d’actualité. Ces questions sont :

• comment le champ magnétique émerge-t-il de l’intérieur et quel est son impact sur l’atmosphère solaire ?
• quels sont les mécanismes impliqués dans la formation de la couronne et du vent solaire ?
• quels sont les processus physiques expliquant l’activité éruptive du soleil ?

En ce qui concerne le vent solaire, la couverture héliocentrique inédite permettra d’aborder les problèmes de transport d’énergie dans ce milieu faiblement collisionnel. Plus particulièrement, Solar Orbiter abordera le problème du "chauffage" du vent solaire, dont l’écoulement, à mi-chemin entre une expansion adiabatique et une expansion isotherme, demeure inexpliqué.
Solar Orbiter permettra également d’étudier les éruptions solaires, épisodes de libération brutale d’énergie à la surface du Soleil, et les injections de particules énergétiques qui y sont associées. L’orbite de la sonde permettra des périodes d’observation en co-rotation quasi-synchrone avec le Soleil. Ceci fournira l’occasion, grâce au couplage instrumental entre mesures in-situ et télédétection, de séparer, pour la première fois, les phénomènes spatiaux des phénomènes temporels.

Participations françaises
La communauté française est fortement impliquée sur Solar Orbiter avec deux PI (RPW & SPICE), deux co-PI (SWA/PAS, EUI), plusieurs autres participations à la charge utile (STIX, PHI) et 63 CoIs ( 14% des effectifs). Cette forte participation se traduit par les activités suivantes dans le cadre du Service National d’Observation Solar Orbiter.

Radio and Plasma Waves : L’équipe intégrée LESIA/CNES a été responsable du design, de la fabrication et de la livraison de l’instrument RPW (PI M. Maksimovic). Le LPC2E (Lead CoI M. Kretzschmar) a fourni les capteurs magnétiques "Search-Coils" et le LPP (Lead CoI T. Chust) le récepteur LFR couvrant la gamme DC-10 KHz. Durant la phase d’exploitation, le LESIA est responsable :
 des opérations : préparation des commandes à envoyer à l’instrument via l’ESOC, préparation des modes scientifiques en fonction de la télémétrie instantanée, surveillance des données "Housekeeping" (bonne santé, températures, modes …) etc…
 de la mise en place de la chaine de traitement des données de RPW : récupération des données brutes et production des données étalonnées, redistribution de ces dernières vers les CoIs scientifiques et l’ESA (ESAC) pour mise à disposition à la communauté scientifique. Production des données à valeur ajoutée.
Le SNO s’appuie sur le ROC (RPW Opération Center, CdP X. Bonnin) qui a la charge des activités ci-dessus et bien sûr sur le LPC2E et le LPP qui ont le rôle de fourniture des programmes de traitement des sous-systèmes dont ils ont la responsabilité.

Solar Wind Analyser / Proton-Alpha Sensor : La suite SWA de la mission Solar Orbiter comprend l’instrument PAS, conçu et fabriqué à l’IRAP (co-PI P. Louarn) et l’instrument EAS (voir ci-dessous). L’instrument SWA-PAS mesure les protons du vent solaire, la composante ionique principale du vent solaire. Outre l’ensemble des tâches relatives à l’étalonnage de l’instruments, au sol et en vol, le service concerne la préparation et le suivi de ses opérations durant toute la durée de la mission, la programmation de ses différents modes et leur optimisation par rapport aux objectifs scientifiques. Il s’agit aussi d’évaluer et de quantifier le vieillissement des détecteurs, modifier les réglages de l’instrument pour compenser ses évolutions, recalculer et adapter les matrices de calibration pour minimiser les effets différentiels entre détecteurs.

Solar Wind Analyser / Electron Analyser Sensor : L’électronique et le capteur de détection de l’instrument EAS ont été conçus et fabriqués par le LPP (Lead CoI M. Berthommier). Cet instrument mesure les fonctions de distribution 3D des électrons du vent solaire dans la gamme d’énergie s’étendant de 1 eV à 5 keV). Tout comme pour SWA-PAS, le service concerne la préparation et le suivi de ses opérations durant toute la durée de la mission, ainsi que le suivi des paramètres de calibration de l’instrument et leur évolution au cours de la mission.

Extreme Ultraviolet Imager : (CoPi F. Auchère). Les activités liées au SNO sont les suivantes : Suivi technique et scientifique du bon fonctionnement de l’instrument en vol.
Préparation des programmes d’observation de l’instrument conformément aux objectifs scientifiques définis pour chaque orbite par le SWT. Suivi des performances de l’instrument en vol et si nécessaire correction des données et ou des logiciels d’analyse. Transfert des données au centre MEDOC.

SPectral Imaging of the Coronal Environment : le service consistait initialement au développement d’un sous-système de SPICE (le réseau et sa monture) effectué en sous-traitance sous responsabilité de l’ESA (instrument dit "facility instrument"). Après la recette en vol le consortium SPICE sera mené par l’IAS (PI F. Auchère). Durant la phase d’exploitation, l’IAS est responsable :

• des opérations de l’instrument et du développement des logiciels nécessaires à leur planification ;
• de la mise en place de la chaine de traitement des données de SPICE.

X-ray Spectrometer Telescope : la participation française implique le CEA (CoIs O.Limousin, A. Meuris et S. Brun) pour la fourniture de micro-détecteurs CALISTE et le LESIA (Co-I Nicole Vilmer) pour le segment sol (développement d’une interface d’accès aux données et de logiciel de traitement) et l’exploitation scientifique après lancement.

Polarimetric and Helioseismic Imager :

OSU porteur : Observatoire de Paris
Responsable national SNO2 " Solar Orbiter" : Milan Maksimovic / LESIA
Milan.Maksimovic observatoiredeparis.psl.eu
OSU partenaires : OSUC – Externe OSU AIM - OSUPS – OMP

2.22. SNO "SVOM"

Outre l’implication scientifique d’une partie de ses chercheurs, le laboratoire GEPI de l’Observatoire de Paris a la responsabilité, au sein du segment sol français de SVOM (FSGS), d’un module du pipeline pour le traitement des données VHF de l’instrument VT à bord de SVOM. La tâche de service vise les aspects suivants :

• Conception, développement, tests, validation et livraison des algorithmes ;
• Développement des simulations et des recettes de validation permettant de tester le logiciel. La sortie la plus importante de ce logiciel est la localisation de la rémanence du sursaut dans le domaine visible qui, grâce à sa précision, est fondamentale pour effectuer des observations de suivi avec un grand télescope au sol pour déterminer le décalage spectral du sursaut gamma. L’algorithme utilisera la liste des positions et des grandeurs des sources lumineuses téléchargées via le réseau VHF et traitées au sein du FSGS. Les points clés à réaliser sont le recoupement avec les catalogues (qui seront toujours mis à jour au fur et à mesure que de nouveaux catalogues seront disponibles dans les années à venir) et la définition de critères permettant de distinguer la contrepartie visible du sursaut des autres sources transitoires éventuellement présentes dans la boite d’erreur de la rémanence détectée par le télescope MXT. Ces aspects sont particulièrement exigeants car les catalogues disponibles peuvent ne pas être aussi profonds que les données SVOM, et différentes informations sont nécessaires pour sélectionner l’objet transitoire correct.

OSU porteur : Externe OSU AIM
Responsable national SNO2 "SVOM" : Bertrand Cordier / AIM
OSU partenaires : PYTHEAS – OMP – ObAS - OREME - Observatoire de Paris - IAP
Contact local : Susanna Vergani / GEPI
Susanna.Vergani observatoiredeparis.psl.eu

2.23. SNO "TARANIS"

Le projet TARANIS est dédié à l’étude des mécanismes de génération des décharges électriques, TLE et TGF, au-dessus des orages dans l’atmosphère terrestre, à l’étude des phénomènes énergétiques associés (émissions gamma, photons, ondes électromagnétiques, électrons énergétiques) et à l’étude de l’impact de ces phénomènes sur le système atmosphère- ionosphère - magnétosphère. TARANIS est un projet de satellite du CNES qui implique une grande communauté scientifique et technique française (5 laboratoires du CNRS, le CEA, le CNES) et étrangers (USA, République Tchèque, Pologne). Le projet a une forte visibilité internationale. Les données seront rapidement rendues publiques (délai d’un an après le début de la phase opérationnelle). Ces activités vont se dérouler dans le cadre du Centre de Mission du Satellite TARANIS (CMST) qui sera hébergé par le LPC2E et qui assurera la diffusion des données TARANIS à l’ensemble de la communauté scientifique. Les données seront progressivement transférées au CDPP (Centre de Données de la Physique des Plasmas) pour leur pérennisation et la continuation de la mise à disposition de la communauté scientifique après la fin de la mission TARANIS.

OSU porteur : Observatoire des Sciences de l’Univers en région Centre
Responsable national SNO2 "TARANIS : Jean-Louis Pinçon / LPC2E
OSU partenaires : OVSQ - Observatoire de Paris - OMP
Contact local : Philippe.Laurent / APC
Philippe.Laurent cea.fr

2.24. SNO "VISTA / 4MOST"

4-metre Multi-Object Spectroscopic Telescope (4MOST) est un instrument à fibres dédié aux sondages spectroscopiques, actuellement en développement pour le télescope VISTA de l’Observatoire Européen Austral (ESO). Avec son champ de vue très étendu (4 degrés carrés), un haut pouvoir de multiplexage (2400 objets observables simultanément), et une haute résolution spectrale (entre 5000 et 20000), 4MOST est conçu pour l’étude détaillée des étoiles de notre galaxie ainsi que d’un très grand nombre (de l’ordre de plusieurs millions) de sources extragalactiques. En tant que tel, 4MOST sera complémentaire des observatoires spatiaux européens comme Gaia, Euclid et e-Rosita. Les données prises par l’instrument seront mises directement à disposition de la communauté, sous une forme brute puis sous une forme réduite.
Après la phase A le GEPI a gardé seulement une place dans le lot-de-travail science et en particulier le relevé « Milky Way Halo High-Resolution ». Comme partenaire mineur le GEPI a droit à la participation de deux chercheurs permanents, avec leurs étudiants et post-docs, au relevé.

OSU porteur : Observatoire des Sciences de l’Univers de Lyon
Responsable national SNO2 "VISTA / 4MOST" : Johan Richard / CRAL
OSU partenaire : Observatoire de Paris
Contact local : Piercarlo Bonifacio / GEPI
Piercarlo.Bonifacio observatoiredeparis.psl.eu

2.25. SNO "VLT / MOONS"

MOONS est un spectrographe optique et proche infrarouge multi-objets pour le VLT. La conception de base se compose de 1024 fibres sur un champ de vue de 500 arcmin2. La couverture de longueur d’onde est de 0.65um-1.8um et deux résolutions sont proposées. Au sein du consortium, nous sommes responsables de trois lots de travail, les deux premiers sont instrumentaux, les WP Fibres et WP Shutter/Cooling et le troisième est logiciel, le pipeline de réduction des données (DRS).
Les tâches de service associées au projet sont : le travail sur le DRS, la préparation des Survey scientifiques (300 nuits de temps garanti) et la future base de données MOONS. Dix groupes de travail sont en train de définir les futurs surveys et huit groupes techniques les outils.
Le travail de préparation des surveys est en train de définir la future base de données, deux groupes travaillent dans la structures de Data Flow (extragalactique) et Archiving Science products (Stellaire)

OSU porteur : Observatoire de Paris
Responsable national SNO2 "VLT / MOONS" : Hector Flores / GEPI
Hector.Flores observatoiredeparis.psl.eu

2.26. SNO "VLTI / GRAVITY - NAOMI"

Le Service National d’Observation GRAVITY-NAOMI comporte deux sous-services : GRAVITY et NAOMI.

L’instrument GRAVITY est opérationnel depuis juin 2016 sur le Very Large Telescope Interferometer (VLTI). GRAVITY a été dimensionné pour faire de l’imagerie et de l’astrométrie par référence de phase sur des objets faibles. Ses objectifs scientifiques sont divers : centre galactique, noyaux actifs de galaxies, objets jeunes, exoplanètes, étoiles évoluées, binaires X, etc ... Il peut fonctionner en mode classique sur l’axe (sans référence de phase) et hors axe (avec référence de phase brillante). La référence de phase est utilisée pour le suivi de franges permettant des temps de pose de plusieurs minutes. GRAVITY a été conçu pour être utilisé avec deux sous-réseaux de télescopes UT (Unit Telescopes) et AT (Auxiliary Telescopes). Des développements sont encore nécessaires en 2019-2020 pour que l’instrument atteigne ses pleines capacités (amélioration de la précision astrométrique, référence de phase sur des objets à fort contraste et faible séparation).

NAOMI (New Adaptive Optics Module for Interferometry) est un système d’optique adaptative pour les quatre ATs. NAOMI permettra à GRAVITY de renforcer l’observation de divers objets, comme les étoiles jeunes et leurs disques proto-planétaires, les étoiles en fin de vie, les jets de binaires X, ou les noyaux actifs de galaxies. Avec NAOMI associé au suiveur de franges de GRAVITY, les deux instruments de seconde génération GRAVITY et MATISSE pourront atteindre leur plein potentiel sur les AT.

Tâches de service :

• le schéma général des tâches de service pour GRAVITY est le suivant :

Les tâches de service pour NAOMI sont les suivantes :

Le service GRAVITY-NAOMI n’est pas prévu de perdurer au-delà de 2021. GRAVITY pourrait trouver une suite avec GRAVITY+ mais cette mise à niveau n’est pas encore approuvée. Le soutien aux utilisateurs GRAVITY sera transféré à l’ANO SUV après 2020-2021.

OSU porteur : Observatoire de Paris
Responsable national SNO2 "VLTI / GRAVITY - NAOMI" : Guy Perrin / LESIA
Guy.Perrin observatoiredeparis.psl.eu
OSU partenaire : OSUG

2.27. SNO "WHT / WEAVE"

WEAVE est un spectrographe multi-objet avec un champ de vue de 2 degrés alimenté par fibres optiques placées au foyer primaire du télescope de 4.2 mètres de diamètre William Herschel (WHT), situé sur l’île de La Palma aux Canaries (Espagne). La première lumière sur le ciel est prévue début 2020 ; l’instrument fonctionnera alors en mode « survey » pendant cinq ans, utilisant 70 % du temps disponible du WHT. WEAVE a parmi ses objectifs, l’étude de la structure et de l’évolution de la Galaxie, l’étude des amas de galaxies et l’étude de la structure de l’Univers à grande échelle, avec les Oscillations Baryoniques Acoustiques (OBA). La participation à l’équipe scientifique et aux données est ouverte à tous les chercheurs affiliés au laboratoires avec tutelle CNRS-INSU.
La responsabilité de l’INSU est le système de fibres optiques qui a été confié au GEPI. Dans la phase actuelle du projet les activités du GEPI concernent la réception et vérification des différents composants (prismes, boutons, fentes) ; la livraison aux industries contractés pour les assemblages, les tests des liens livrés par ces industries et la livraison des liens fibrés à Oxford pour l’intégration dans le positionneur.
Le service sera terminé en 2020 à l’issue du commissioning de WEAVE.

OSU porteur : Observatoire de Paris
Responsable national SNO2 "WHT / WEAVE" : Piercarlo Bonifacio / GEPI
Piercarlo.Bonifacio observatoiredeparis.psl.eu
OSU partenaire : THETA

Dernière modification le 2 décembre 2019