Le satellite

Principes de mesure Tout comme son prédécesseur Hipparcos, pionnier de l’astrométrie spatiale, Gaia observe simultanément deux directions de visée en tournant continûment avec une légère précession, et tout en conservant le même angle au Soleil. Voir plus de détails sur la loi de balayage. En mesurant précisément les positions relatives des objets des deux directions de visée séparées par un grand angle, une grande rigidité du système de référence est obtenue.

Chaque objet a déjà été observé en moyenne 70 fois pendant la mission nominale de 5 ans, et les observations se poursuivent tant que le gaz froid qui sert aux micro-corrections d’orbite n’est pas épuisé. Ces mesures permettent la détermination des paramètres astrométriques des étoiles : 2 pour la position angulaire sur le ciel, 2 pour leur dérivée par rapport au temps (mouvement propre), ainsi que la parallaxe annuelle. Il manque néanmoins un sixième paramètre pour tout connaître de la position et de la vitesse des objets dans l’espace. Ce paramètre, la vitesse radiale, est obtenu par effet Doppler-Fizeau grâce à un spectrographe également à bord de Gaia. Ce spectrographe, le Radial Velocity Spectrometer (RVS) ainsi que les spectrophotomètres donne par ailleurs accès aux caractéristiques physiques des objets observés et à la détermination de l’extinction et du rougissement interstellaires sur les lignes de visée de ceux-ci.

Le satellite D’une masse totale de 2 tonnes, le satellite Gaia a été lancé par un vaisseau Soyouz le 19 décembre 2013 depuis le Centre Spatial Guyannais à Kourou. Il a rejoint le point de Lagrange L2 situé à environ 1.5 million de kilomètres de la Terre dont un des avantages est de procurer un environnement thermique extrêmement stable. Là, il décrit une orbite de type Lissajous pour éviter les éclipses du Soleil par la Terre, afin de pouvoir alimenter ses panneaux solaires. Voir Gaia sur son orbite pour plus de détails.

Il est composé de deux parties : la charge utile avec le télescope et le système de détection, et le module de service qui comprend tous les éléments nécessaires au bon fonctionnement du satellite et de son précieux chargement. Une vue éclatée du satellite est montrée sur la Figure 1.

Caractéristiques La charge utile de Gaia consiste en :

• un miroir de 1,45 × 0,5 m² pour chaque direction de visée (représentant 1,7° × 0,6° sur le ciel) ;
• un plan focal sur lequel sont projetées les deux directions de visée et constitué de 106 CCDs de 4500×1966 pixels opérant à une température de 170 °K. Chaque pixel mesure 10x30 μm² (représentant 59 x (3x59) mas² sur le ciel). Chaque CCD mesure 4.7 x 6 cm² (représentant 4.4x5.8 minutes d’arc² sur le ciel) ;
• un instrument spectrophotométrique, constitué de deux prismes en silice fondue, le premier BP (pour Photomètre Bleu) opérant dans la gamme de longueur d’onde 330–680 nm ; l’autre (RP pour Rouge) couvrant la gamme 640–1050 nm ;
• un spectrographe observant les objets jusqu’à la magnitude 18 environ, dans le domaine des raies du calcium ionisé, entre 845 et 872 nm.

Le lien télémétrique avec le satellite étant d’environ 1 Mbit/s en moyenne, alors que le contenu du plan focal représente plusieurs Gbit/s, oblige à ne descendre que quelques dizaines de pixels autour de chaque objet. En conséquence, la détection et le suivi des objets à bord sont obligatoires, et représentent un traitement complexe à bord du satellite dans les champs stellaires les plus denses.