Une mission éclaireur pour la mission JEM-EUSO
EUSO-Ballon est un prototype du futur télescope UV pour la détection de rayons cosmiques d’ultra-haute énergie à bord de la station spatiale internationale (ISS): JEM-EUSO. La collaboration JEM-EUSO a réalisé entre 2012 et 2014 un sous-ensemble complet du plan focal de l’expérience (composé de 36 photomultiplicateurs multi-anode de 64 voies, de 36 ASIC, d’une carte FPGA, d’un module de télémétrie, etc.) - ensemble scientifique permettant de valider les différentes technologies envisagées et, de manière plus générale, de valider l’ensemble de la chaine de détection de la future mission, du détecteur au stockage de données, en passant par l’électronique de traitement, le processus de déclenchement pour l’enregistrement des évènements, l’électronique, la mécanique, etc.
La mission EUSO-Ballon, financée par le CNES, a permis de réaliser le premier vol technologique de l’instrument à bord d’un ballon stratosphérique, dans la nuit du 24 au 25 août 2014. Ce vol, qui fut un grand succès pour l’APC, qui assumait la direction du projet, a permis la validation du concept de mesure, la détermination du signal UV en provenance du sol (qui représentera un bruit de fond pour l’observation des gerbes cosmiques) et même la détection d’évènements simulés (flashes au xénon et tirs lasers traversant le champ de vue).
Après le succès de ce premier vol, la mission EUSO-Ballon vise la première détection UV d’une gerbe atmosphérique géante vue du ciel, qui devrait intervenir lors d’un second vol de longue-durée à partir de la Nouvelle-Zélande, en mars 2017, sous l’égide de la NASA.
Le laboratoire APC est responsable de la gestion du projet globale de l’instrument EUSO-Ballon, de la calibration des photomultiplicateurs, de l’intégration et des tests des modules haute-tension et, conjointement avec le LAL, de l’intégration du détecteur.
Liste des agents impliqués à l’APC
Ingénieurs/Techniciens/Administratifs
- PRÉVÔT Guillaume, chef de projet global EUSO-Ballon
- BLEURVACQ Nathan, mécanique détecteur
- DHEILLY Stéphane, atelier mécanique
- PAVILI-BALADINE Lydie, gestionnaire administrative
- JUFFROY Corinne, assurance produit
- MONIER Guy, câblage et design cartes de tests
- PRAT Pierre, ingénieur système électronique
- SELMANE Sahbi, tests électroniques
Doctorants
- BACHOLLE Simon
- BLAKSLEY Carl
- JUNG Aera
PR/DR/CR
- PARIZOT Etienne, PI JEM-EUSO France, PR
- GORODETZKY Philippe, DREM
- ALLARD Denis, CR
- CAPDEVIELLE Jean-Noël, DREM
- PATZAK Thomas, PR
- SEMIKOZ Dmitri, DR
En France, les équipes de trois autres laboratoires sont également impliquées: celles de l’IRAP (INSU) comme PI du ballon et responsables de la structure mécanique et de l’intégration mécanique de l’instrument, du LAL (IN2P3) comme responsables des tests et de l’intégration du détecteur et enfin celles d’Omega (IN2P3) comme designer des ASIC.
Dans le monde, une dizaine d’équipes contribuent au projet : INFN Napoli (chaine de traitement de données CPU, horloge, GPS, stockage de données), UNAM Mexico (télémétrie et LVPS), RIKEN Japon (filtres et lentilles de Fresnel), NCBJ Pologne (HVPS et switches), IAAT Allemagne (FPGA second niveau de trigger), INFN Bari et INFN Tor Vergata (software et acquisition), Univ. Alcala (Caméra Infra-rouge).
La Mission JEM-EUSO
JEM-EUSO (Observatoire Spatial de l’Univers Extrême à bord du Module d’Expériences Japonais) est un nouveau type d’observatoire astronomique à bord de l'ISS, destiné à élucider l’origine des rayons cosmiques d’ultra-haute énergie, reconnue comme l’une des onze questions scientifiques prioritaires du vingt-et-unième siècle. Il est le fruit d'une collaboration de 85 instituts de 16 pays différents.
L’expérience JEM-EUSO vise à détecter la lumière de fluorescence émise dans l’UV dans l’atmosphère terrestre, consécutivement au développement d’une gerbe de particules induite par l’intéraction d’un rayon cosmique d’énergie extrême, supérieure à 3 1019 eV. Le télescope étant situé sur l’ISS, à une altitude de 400 km, son ouverture angulaire de ±30° lui offre un champ de vue de 460 km de diamètre au niveau du sol, et lui confère ainsi un pouvoir d’observation près de dix fois supérieur à celui des expériences existantes au sol.
Les questions scientifiques principales auxquelles JEM-EUSO devra répondre sont :
- Quelles sont les sources astrophysiques capables d'accélérer des particules jusqu’aux énergies littéralement macroscopiques acquises par les rayons cosmiques d’ultra haute énergie (jusqu’à plusieurs dizaines de joules!) ?
- Quel est le mécanisme d’accélération ?
- Existe-t-il un lien entre les sources de ces rayons cosmiques et d’autres sources déjà connues dans l’univers, et que peuvent nous apprendre ces particules sur les mécanismes physiques à l’œuvre en leur sein ?
- Peut-on se servir de ces rayons cosmiques d’ultra-haute énergie comme de « nouveaux messagers » pour sonder le cosmos ?
Liens
Le site principal de la mission: http://jemeuso.riken.jp/en/