PILOT : un voyage en ballon jusqu’au jeune âge de l’Univers

Par Gaëlle Degrez / Publié le 19 mai 2017

Dédiée à l'étude de l'origine de l'Univers, la sonde PILOT doit mesurer pour la première fois l'émission polarisée submillimétrique des poussières interstellaires de notre galaxie. Ces mesures inédites sont réalisées sous ballon stratosphérique lors de 3 vols prévus entre 2015 et 2018. La deuxième campagne vient de s’achever avec succès !


Préparation du vol de la nacelle PILOT © CNES/OMP/IRAP/UT3/CNRS/Sebastien CHASTANET, 2017

De 2009 à 2013, la mission PLANCK dans laquelle l’Institut d’Astrophysique Spatiale – IAS (Univ. Paris-Sud/CNRS) était fortement impliquée, a scruté la voûte céleste afin d'analyser le fond diffus cosmologique, cette lumière émise 380 000 ans après le Big-Bang.
Pour compléter et préciser les données recueillies, les scientifiques ont développé en parallèle l’expérience embarquée sous ballon, PILOT. La sonde va permettre aux scientifiques d’examiner certaines portions du ciel encore plus finement que PLANCK, et à une autre fréquence, afin de mieux caractériser le fond diffus cosmologique - Graal des scientifiques -  pour mieux comprendre l’histoire de l’Univers.

Un instrument embarqué sous ballon stratosphérique

L’instrument, embarqué sous ballon stratosphérique, est composé d’une nacelle et d’une charge pointée. Cette charge pointée est elle-même composée d’un télescope et d’un photomètre dont la conception et la réalisation ont été confiées aux équipes de l’IAS.
Le photomètre réalise des observations dans deux bandes spectrales à 240μm et 550μm. Il est constitué d’un cryostat dans lequel sont installés les différents éléments optiques, de collection, d’analyse et de filtrage de la lumière. Tous ces éléments sont refroidis en dessous de 3 degrés Kelvin.

Le cœur du photomètre est composé d’un ensemble de détecteurs bolométriques comprenant 1024 pixels par bande et refroidi à 300mK grâce à un réfrigérateur à Hélium 3.

Porté par une nacelle scientifique pointée équipée d'un senseur stellaire diurne, Pilot est embarqué par un ballon stratosphérique de 800 000 m3 à une altitude d'environ 40 km afin de s'affranchir de l'absorption due à l'atmosphère terrestre. Trois vols sont prévus entre 2015 et 2018 afin de couvrir l'ensemble de notre galaxie mais aussi de caractériser des signaux générés hors du plan galactique.

Survol de l’hémisphère sud

Si Pilot a déjà été lancé une première fois depuis le Canada en septembre 2015, le deuxième vol réalisé fin avril depuis Alice Springs, au centre de l'Australie, a permis de couvrir l'hémisphère sud et d'observer cette fois des sources astrophysiques exceptionnelles comme les nuages de Magellan, galaxies satellites de la nôtre, ou les régions internes de la Voie lactée, inaccessibles depuis l'hémisphère nord.


L'expérience PILOT sous le ciel australien, lors de tests nocturnes du senseur stellaire Estadius. L'instrument PILOT observera certaines des régions de la Voie Lactée visibles sur cette photo. © CNES/OMP/IRAP/UT3/CNRS/Sebastien CHASTANET, 2017

Prévue pour voler plus de 30 heures, la sonde a tenu son pari avec 33h40 de vol. Pilot a eu droit à un lâcher tout en douceur par les spécialistes des Opérations Ballons du Cnes et à un envol majestueux dans le magnifique ciel australien. Après un vol atteignant plus de 39 km d’altitude (« plafond de jour »), le ballon est descendu à son « plafond de nuit », situé à une altitude comprise entre 31 et 34 km, en fin de journée et la nuit.

Les premières observations scientifiques sont très encourageantes. L’observation de quelques cibles communes avec le ciel de l’hémisphère Nord a permis de voir instantanément, sur les données visibles en temps réel, que les améliorations apportées entre les vols 1 et 2, sur l’instrument et la stratégie d’observation avaient porté leurs fruits.

L’équipe PILOT est donc revenue ravie de cette campagne !

Contact : Jonathan Aumont – Institut d’Astrophysique Spatial – IAS (Univ. Paris-Sud/CNRS) - jonathan.aumont @ ias.u-psud.fr

Dernière modification le 22 mai 2017

Le lâcher et l'envol du ballon en images

Envol de Pilot dans le ciel Australien © CNES/OMP/IRAP/UT3/CNRS/Sebastien CHASTANET, 2017Lâcher de la nacelle PILOT © CNES/OMP/IRAP/UT3/CNRS/Sebastien CHASTANET, 2017