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Le spectromètre d’électrons à champ de vue 3D du LPP en UNE du Journal of Geophysical Research – Space Physics online

Comprendre les mécanismes d’accélération dans les magnétosphères planétaires ou la dissipation de l’énergie à l’échelle électronique dans le vent solaire nécessite de mesurer la fonction de distribution des électrons à l’échelle de la milliseconde. Pourtant, depuis le début de l’ère spatiale, le champ de vue instantané des spectromètres plasmas n’est que de quelques degrés autour de leur plan de visée. On en est ainsi venu à barder les satellites de têtes de mesure pour atteindre une résolution au mieux égale à plusieurs dizaines de millisecondes et au prix d’une instrumentation lourde et énergivore (plusieurs dizaines de kilogrammes et de Watt). Les travaux du LPP publiés par le Journal of Geophysical Research – Space Physics et présentés en UNE de son édition online sont de nature à changer la donne pour les missions spatiales à venir. Le « donut analyzer » possède un champ de vue 3D qui couvre pour la première fois un hémisphère de façon instantanée, comme schématisé sur la Figure. Deux capteurs sont suffisants pour couvrir l’ensemble des directions de l’espace avec une sensibilité nettement améliorée par rapport aux instruments existants, ce qui devrait permettre d’effectuer des mesures à l’échelle de la milliseconde dans les plasmas spatiaux.

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(a) Vue d’ensemble du “donut analyzer”. (b) Vue en coupe du spectromètre plasma avec en pointillés l’axe de révolution de son optique torique. Les particules sont défléchies vers le plan de détection. (c) Leur position d’impact sur le détecteur imageur indique la direction de leur vecteur vitesse.

Avec le soutien du CNES, un prototype intégrant tous les systèmes électroniques, représentant un quartier d’analyseur, et pesant moins de 1 kg a été construit. Le détecteur imageur de l’instrument utilise l’électronique à très faible consommation de type ASIC développée et qualifiée par le LPP pour les missions Solar Orbiter (ESA) et Solar Probe Plus (NASA). Ce prototype sera prochainement testé dans la salle blanche du LPP à l’UPMC afin de valider le modèle numérique publié.

Lien hypertexte de l’article :
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2016JA023596/full

Référence bibliographique :
Morel, X., M. Berthomier, and J.-J. Berthelier (2017), Electrostatic analyzer with a 3D instantaneous field of view for fast measurements of plasma distribution functions in space, J. Geophys. Res., 122, doi:10.1002/2016JA023596.

Contacts : M. Berthomier, J.-D. Techer


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