Etalonnage au sol d'expériences spatiales de spectro-imagerie visible et proche infrarouge pour l'étude de surfaces planétaires : cas de VIRTIS sur ROSETTA et OMEGA sur MARS-EXPRESS

Ground calibration of visible and near infrared imaging spectrometers space instruments for the study of planetary surfaces : application to VIRTIS onboard ROSETTA and OMEGA onboard MARS-EXPRESS

• Auteur / Autrice : Guillaume Bonello
• Direction : Jean-Pierre Bibring
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés contrôlés

Planètes -- Surfaces

Mots clés libres

@Spectro-imagerie

@virtis

@omega

Résumé

Cette thèse est consacrée à l'étude, la réalisation, la qualification et la mise en oeuvre d'un dispositif expérimental d'étalonnage au sol pour les expériences spatiales de spectro-imagerie fonctionnant dans la domaine visible et proche infrarouge VIRTIS et OMEGA. Dans les 20 dernières années, la spectro-imagerie s'est imposée comme une technique de télédétection unique pour étudier les surfaces et les atmosphères des objets planétaires, de manière préparatoire ou complémentaire aux analyses in-situ. Mais les expériences passés ont aussi montré toute la complexité de l'analyse des mesures issues de ce type d'instruments : des artefacts instrumentaux peuvent engendrer une mauvaise interprétation des données acquises entraînant une mise en échec des scénarios scientifiques déduits. Ces biais ne peuvent être levés que par une minutieuse analyse des réponses instrumentales des expériences développées, elle nécessite d'apporter un soin particulier à la phase d'étalonnage devenant partie prenante de l'analyse scientifique. La première partie de ce travail a consisté à élaborer un cahier des charges du dispositif en fonction des performances des expériences étudiées. Les études relatives aux différents sous-ensembles conduisant à la réalisation du dispositif d'étalonnage ont pu ensuite être menées. La validation et la caractérisation des performances intrinsèques de ce dispositif ont constitué la plus grande partie des résultats de ce travail étant donnés qu'elles conditionnent la qualité de l'étalonnage et donc le retour scientifique des expériences. Ceux-ci ont montré la parfaite adéquation du dispositif réalisé aux spécifications requises. La mise en oeuvre du dispositif dans le cadre de l'étalonnage du modèle de vol de VIRTIS a confirmé ces résultats. Dans le cas d'OMEGA, des mesures directes d'échantillons minéralogiques observés en réflectance augmentera, pour la première fois, les possibilités de préparation de la réduction de données de la mission scientifique.

This thesis is dedicated to the study, the implementation, the qualification and the use of a ground calibration set-up for the visible and near infrared imaging spectrometer space experiments VIRTIS and OMEGA. Over the past 20 years, imaging spectrometry was essential to remote sensing surfaces and atmospheres of planetary objects, prior and in addition to in-situ analyses. However, the last experiments also showed the complexity of the analyses of measurements resulting from this type of instruments. Indeed, artifacts from the instrument can generate wrong interpretations of the data and consequently of the inferred scientific scenarios. This needs a meticulous analysis of the instrumental responses of the developed experiments, taking a particular care to the calibration phase becoming part of the scientific analysis process. The first part of this work consisted in working out a specification document of the set-up according to the performances of the studied experiments. We could then carry out the studies relating to the various subsets leading to the realization of the calibration set-up. The validation and the characterization of the intrinsic performances of this set-up constituted most of the results of this work since they condition the quality of the calibration and thus the scientific return of the experiments. These results showed the perfect adequacy of the device carried out with the necessary specifications. The use of the device within the framework of the calibration of the VIRTIS flight model confirmed these results. In the case of OMEGA, direct measurements of mineralogical samples observed in reflectance will increase, for the first time, the possibilities of preparation of the scientific data reduction.