Mikhaïl Lomonossov (satellite)

Mikhaïl Lomonossov ou MVL-300 (Mikhaïl Vassilevitch Lomonossov 300) est un observatoire spatial russe développé par l'Université d'État de Moscou et placé sur orbite le 28 avril 2016. La mission du satellite est de collecter des données sur les différents types de rayonnement frappant l'atmosphère terrestre : rayons cosmiques d'origine galactique, extra galactique ou solaire, rayons gamma produits notamment par les sursauts gamma, particules en provenance des ceintures de radiation terrestres et rayonnement généré par des processus internes de l'atmosphère terrestre. Le micro satellite d'une masse d'environ 450 kg et qui doit circuler sur une orbite héliosynchrone emporte 6 instruments scientifiques. L'instrument principal TUS est un détecteur optique qui observe les phénomènes de fluorescence produits par les rayons cosmiques à très haute énergie (> 10¹⁹ eV) et permet de déduire leur spectre énergétique, leur composition (proton, noyau atomique lourd...) et leur direction d'arrivée.

Mikhaïl Lomonossov
Observatoire spatial

Description de cette image, également commentée ci-après

Maquette du satellite

Données générales
Organisation	Université d'État de Moscou
Domaine	Sursauts gamma et rayons cosmiques
Statut	opérationnel
Autres noms	MVL-300, Mikhaïl Vassilevitch Lomonossov 300
Lancement	28 avril 2016
Lanceur	Soyouz-1
Durée de vie	3 ans
Identifiant COSPAR	2016-026A
Site	http://lomonosov.sinp.msu.ru/en/

Caractéristiques techniques
Masse au lancement	450 kg

Orbite
Orbite	Orbite héliosynchrone
Altitude	550 km

Principaux instruments
TUS	Télescope ultraviolet
BDRG	Détecteurs rayons gamma
ShOK	Caméras grand angle

Contexte

L'Université d'État de Moscou commence à développer dans les années 2000 un nouveau satellite sur les rayonnements à haute énergie en se fixant comme objectif une mise en orbite en 2011. Cette date coïncide avec le 300^e anniversaire de la naissance de Mikhaïl Lomonossov fondateur de l'université. Le nouveau satellite est baptisé en l'honneur de ce grand scientifique russe qui s'est, entre autres, intéressé aux phénomènes liés à l'électricité atmosphériques et à la luminescence atmosphérique. Le satellite est beaucoup plus complexe que les réalisations précédentes de l'université : les satellites Tatiana et Tatiana-2 (en)[1].

Objectifs scientifiques

Les objectifs scientifiques sont les suivants[2] :

Étude des rayons cosmiques à très haute énergie (10¹⁹ eV- 10²⁰ eV)
Étude des sursauts gamma
Étude des phénomènes lumineux transitoires dans la haute atmosphère terrestre
Étude des particules de la magnétosphère en tant que sources potentielles de certains phénomènes transitoires ou quasi permanents dans la haute atmosphère dans les domaines spectraux optique et X.

Caractéristiques techniques

Le satellite Mikhaïl Lomonossov est un micro satellite d'une masse approximative de 450 kg qui utilise une plateforme développée pour la série des satellites d'observation de la Terre Canopus-V développée par l'entreprise russe VNIIEM[3]. Les données sont stockées et restituées dans un équipement BI développé spécifiquement pour le satellite avec une capacité de stockage de 1 téraoctet[4].

Le satellite emporte un équipement expérimental, IMISS-1, qui doit contribuer à corriger les phénomènes de désorientation affectant les cosmonautes dans l'espace et qui exploite les données fournies par les systèmes inertiels[5] - [6].

Instrumentation scientifique

La charge utile d'une masse approximative de 120 kg comprend 6 instruments scientifiques répartis en trois sous-ensembles consacrés à un ou plusieurs objectifs.

Étude des rayons cosmiques

L'instrument principal TUS est un télescope optique observant le rayonnement ultraviolet (300-400 nanomètres) produit par les gerbes atmosphériques créées par les rayons cosmiques à très haute énergie pénétrant dans l'atmosphère. Les observations se font côté nuit. L'instrument est composé d'une lentille de Fresnel d'environ 2 mètres de diamètre (surface 1,8 m²) avec une distance focale de 1,5 mètre et d'un capteur constitué de 250 photomultiplicateurs. Une image est prise toutes les 0,8 microseconde à chaque fois que le satellite a progressé sur son orbite de 5 km. La taille du champ optique permet d'observer 6 400 km² ce qui constitue un avantage décisif par rapport aux observatoires terrestres compte tenu de la rareté des rayons cosmiques à très haute énergie (1 particule de 10¹⁹ eV par km² et par an). Sur une durée de 3 ans il est prévu de détecter 60 événements[7].

Étude des sursauts gamma

Trois instruments sont consacrés à la détection des sursauts gamma :

BDRG est un détecteur gamma équipé de 3 capteurs qui permet d'identifier et de localiser les rayons gamma incidents dont l'énergie est comprise entre 0,01 et 3 keV avec une précision de 1 à 3°. Il est prévu que l'instrument détecte environ 100 sources gamma par an[8].
UFFO comprend deux instruments chargés de détecter les sursauts gamma[9] :
- un télescope ultraviolet SMT (200-650 nanomètres) de 10 cm d'ouverture avec un champ optique de 17x17 minutes d'arc monté sur un système rotatif permettant une couverture de 90x90°. Le capteur de 256x256 pixels permet une localisation de la source avec une précision de 0,5 seconde d'arc
- une caméra à masque codé UBAT permettant l'observation du rayonnement X dont l'énergie est comprise entre 5 et 200 keV. La résolution spectrale est de 2 keV à 60 keV.
ShOK est constitué de deux caméras grand angle (1000 degré²) rapides (5 à 7 images par seconde) chargée de détecter les phénomènes optiques passagers associés aux rayonnements ou à d'autres phénomènes comme le passage d'astéroïdes ou de débris spatiaux[10].

Processus à l’œuvre dans la haute atmosphère

Deux instruments ELFIN-L et DEPRON étudient les processus à l'origine de la pénétration des particules chargées dans la haute atmosphère terrestre et analysent l'environnement radiatif à basse altitude[11] :

DEPRON (Dosimeter of Electrons, PROtons and Neutrons) mesure la quantité d'énergie des électrons, protons et noyaux atomiques à haute énergie[12]
ELFIN-L (Electron Loss and Fields Investigator for Lomonosov) développé avec l'Institut de géophysique et de physique planétaire de Los Angeles mesure l'énergie des particules dans la gamme 30 keV-4,1 MeV. Il comprend un magnétomètre flux gate, un détecteur d'électrons (EPDE) et un détecteur d'ions (EPDI)[13].

Instrument	Sous composant	Description	Objectif	Masse	Consommation électrique	Caractéristiques
TUS		Télescope ultraviolet	Détection fluorescence liée aux rayons cosmiques à haute énergie	60 kg	60 watts
BDRG		Détecteur gamma	Détection et localisation des sursauts gamma	7 kg	7,5 watts
UFFO	UBAT	détecteur rayons X	Détection des sursauts gamma	10 kg	10 watts
UFFO	SMT	Télescope ultraviolet	Détection des sursauts gamma	10,5 kg	10 watts
ShOK		2 caméras optiques grand angle	Observation manifestation optique des sursauts gamma	?	?	champ optique : 1000 degrés²
DEPRON		Compteurs neutrons, protons et électrons	Étude des particules de la magnétosphère et de l'environnement raidatif	3 kg	?
ELFIN-L		Compteurs particules et magnétomètre	Étude des particules de la magnétosphère et de l'environnement raidatif	2 kg	?

Déroulement de la mission

Le lancement a été repoussé à plusieurs reprises car il dépendant de l'achèvement de la construction du pas de tir qui avait pris du retard[14]. Il est finalement lancé avec le satellite technologique AIST-2D le 28 avril 2016 par une fusée Soyouz-1 tirée depuis le cosmodrome Vostotchny[15] - [16]. Il doit être placé sur une orbite héliosynchrone à 550 km d'altitude.

Notes et références

(en) « Lomonosov project », sur Lomonossov russian university satellite, Université d'État de Moscou (consulté le 30 juin 2015)
(en) « Scientific goals », sur Lomonossov russian university satellite, Université d'État de Moscou (consulté le 30 juin 2015)
(en) « Scientific equipment », sur Lomonossov russian university satellite, Université d'État de Moscou (consulté le 30 juin 2015)
(en) « Information unit (BI) », sur Lomonossov russian university satellite, Université d'État de Moscou (consulté le 30 juin 2015)
(en) « IMISS-1 device », sur Lomonossov russian university satellite, Université d'État de Moscou (consulté le 30 juin 2015)
(en) « Automatic gaze stabilization corrector », sur Lomonossov russian university satellite, Université d'État de Moscou (consulté le 30 juin 2015)
(en) « Space telescope TUS », sur Lomonossov russian university satellite, Université d'État de Moscou (consulté le 30 juin 2015)
(en) « BDRG Block for X-ray and gamma-radiation detection », sur Lomonossov russian university satellite, Université d'État de Moscou (consulté le 30 juin 2015)
(en) « UFFO device », sur Lomonossov russian university satellite, Université d'État de Moscou (consulté le 30 juin 2015)
(en) « Optic cameras of super-wide field of vision (ShOK) », sur Lomonossov russian university satellite, Université d'État de Moscou (consulté le 30 juin 2015)
(en) « Magnetospheric particles and radiation conditions », sur Lomonossov russian university satellite, Université d'État de Moscou (consulté le 30 juin 2015)
(en) « DEPRON device », sur Lomonossov russian university satellite, Université d'État de Moscou (consulté le 30 juin 2015)
(en) « Charged particles detector ELFIN-L », sur Lomonossov russian university satellite, Université d'État de Moscou (consulté le 30 juin 2015)
(en) Anatoly Zak, « Moment of truth for Vostochny », sur russianspaceweb.com/ (consulté le 30 juin 2015)
(en) Anatoly Zak, « Missions 2015 », sur russianspaceweb.com/ (consulté le 30 juin 2015)
(en) Patric Blau, « First Soyuz Rocket blasts off from new Siberian Launch Base », sur spaceflight101.com, 286 avril 2016

Voir aussi

Bibliographie

(en) M.I. Panasïouk, « Moscow State University Satellite “Mikhail Lomonosov” – the Multi-Purpose Observatory in Space. », 32ND INTERNATIONAL COSMIC RAY CONFERENCE,BEIJING 2011, vol. 3, n^o 313,‎ 2011, p. 1-4 (DOI 10.7529/ICRC2011/V03/1261, lire en ligne)
Présentation de la mission et description détaillée de l'instrument TUS
(en) A A Grinïouk, « The TUS orbital detector optical system and trigger simulation », Journal of Physics, vol. 409,‎ 2013, p. 2-6 (DOI 10.1088/1742-6596/409/1/012105, lire en ligne)
Description de l'instrument TUS

Liens externes

(en) (ru) Site officiel
(en) Site consacré à l'instrument ELFIN-L

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