Contribution au monde coronographique de la mission Darwin

Contribution to the coronographic mode of the Darwin mission

• Auteur / Autrice : Laurent Escarrat
• Direction : Jean Gay, Yves Rabbia
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'univers
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interférométrie

Exoplanètes

Résumé

L’objectif de la mission spatiale Darwin de l’ESA est la détection directe, dans le domaine de l’infrarouge thermique, de planètes extrasolaires de type Terre autour d’étoiles proches et de rechercher des traces de vie dans l’atmosphère éventuelle via la spectroscopie. L’un des points durs technologiques de réalisation de l’instrument est la maîtrise de l’interférométrie à frange noire, et en particulier la recombinaison de quatre ondes et l’introduction sur deux d’entre elles d’un déphasage de π achromatique. Ce manuscrit présente l’étude d’un système compact de recombinaison, répondant à ces deux exigences : la cascade de CIA. Dans un premier temps, le contexte scientifique de la mission Darwin est décrit et l’état des lieux des avancées réalisées est dressé. Dans un deuxième temps, principe et l’étude de faisabilité de la cascade sont détaillés, comprenant l’analyse des contraintes que posent son application au mode coronographique de Darwin et l’établissement des spécifications instrumentales associées. L’apport d’un filtrage spatial des fronts d’onde est aussi étudié. Dans un troisième temps, les technologies en développement, susceptibles d’apporter de nouvelles solutions aux obstacles technologiques rencontrés, et le projet GENIE, précurseur au sol de Darwin, sont succinctement décrits. Les spécifications instrumentales établies sont réalisables, à la vue des performances technologiques accessibles à ce jour. Au terme de l’étude, il apparaît donc que la cascade de CIA pourrait être une solution alternative au mode de recombinaison de la mission Darwin.

The main goal of the ESA Darwin mission is to archive, in the thermal infrared spectral domain, the direct detection of earth-like exo-planets around nearby stars and to analyse their atmosphere (if any) to search for spectral features of bio-markers, revealing the possible presence of life, as we know it. Using the technique of nulling interferometry induces two technological critical points : an optical system must combine four telescope beams and apply an achromatic π phase shift on two of them. This manuscript presents the study of dedicated optical system for beam combination, named “AIC cascade”. A first part summarizes the scientific context of the Darwin mission and the technological development currently planned. A second part describes the AIC cascade principle and its technical feasibility study. This one contains the analyse of instrumental constraints, induces by the Darwin nulling mode, and the resulting specifications assessment. A third part describes new technologies, potentially able to provide new solutions of technological hard points, and the Darwin groundbased demonstrator, called GENIE. The technical specifications are in accordance with current technological capabilities. In conclusion the AIC cascade could be an alternative solution for the Darwin nulling mode.