Use of radio science and navigation data for the construction of planetary ephemerides
Utilisation des données de radio science pour la construction d’éphémérides planétaires
Résumé
The central theme of the thesis concerns the exploitation of radio tracking measurements for the development of planetary ephemerides, in particular, applied on two research topics: 1) the analysis of navigation data of Cassini mission to enhance the ephemeris of Saturn and increase our knowledge of the outer solar system; 2) the simulation of BepiColombo measurements collected during the orbital phase at Mercury, for assessing their contribution on the Intégrateur Numérique Planétaire de l’Observatoire de Paris (INPOP) planetary ephemerides.The first research aims at reprocessing Cassini radio tracking data by exploiting the current knowledge of the Saturnian system developed throughout the mission, i.e. the availability of accurate satellite ephemerides and precise gravity solutions for Saturn, Titan and the other major moons. This allows the production of more precise normal points, which are able to constrain the orbit of the planet at meters-level for 13 years (almost half of its revolution) and to provide invaluable insights on the mass of the Kuiper belt. The results show a reduction of a factor 5 on normal points uncertainties with respect to previous analyses, providing tighter constraints on the acceptance regions of planet 9.The second research topic focuses on the production of realistic normal points derived from the end-to-end simulation of BepiColombo Mercury Orbiter Radio-science Experiment (MORE). The uncertainties of the normal points are deduced from the mapped covariance of the spacecraft state. The derived measurements are then processed with the INPOP weighted-least squares filter to quantify the achievable constraints on ephemerides and relativistic parameters.
Le thème central de la thèse concerne l’utilisation des données de radio tracking pour le développement d’éphémérides planétaires, en particulier, dans deux cas : 1) analyse de données de navigation de la mission Cassini pour améliorer les éphémérides de Saturne et augmenter notre connaissance du système solaire externe ; 2) simulation des données radio de la mission ESA BepiColombo collectées durant la phase orbital à Mercure, pour évaluer leur contribution sur le développement des éphémérides planétaire de l’Intégrateur Numérique Planétaire de l’Observatoire de Paris (INPOP).Le premier sujet de recherche essaie de traiter les données de navigation de la sonde Cassini autour de Saturne en utilisant la connaissance mise à jour du système Saturnien : éphémérides précises pour les lunes du système et caractérisation de la gravité de Titan et des autres lunes principales.Ça permis la création des points normaux plus précis, capable de contraindre l’orbite de Saturne pour 13 ans (la moitié de sa révolution autour du Soleil) au niveau des mètres et de donner précieux informations sur le système solaire externe, en particulier sur la masse de la Kuiper belt et sur la possible position de P9. Les nouvelles données montrent une réduction de l’incertitude d’un facteur 5 en respect aux analyses précédentes.La deuxième partie de la thèse se concentre sur la production des simulations réalistes des données radio que le Mercury Orbiter Radio-science Experiment (MORE) de la sonde BepiColombo mesurera durant la phase scientifique de sa mission autour de Mercure.Des points normaux sont après produits avec une incertitude déduite de la matrice de covariance de l’état de la sonde estimé en utilisant ces données simulées.Ces points sont donc traités par le weighted-least square estimateur d’INPOP pour quantifier l’impact que les données de BepiColombo auront sur le développement des éphémérides planétaires, en particulier pour contraindre l’orbite de Mercure et des paramètres relativistes.
Origine : Version validée par le jury (STAR)