L'expérience MAJIS : développement d'un imageur spectral pour les lunes de Jupiter

par Pierre Guiot

Projet de thèse en Astronomie et Astrophysique

Sous la direction de Mathieu Vincendon et de John Carter.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Meudon, Hauts-de-Seine) , en partenariat avec IAS - Institut d'Astrophysique Spatiale (laboratoire) , Système solaire et systèmes planétaires (equipe de recherche) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 03-10-2016 .


  • Résumé

    L'Agence spatiale européenne conduit actuellement, en tant que maître d'ouvrage avec Airbus Defense & Space comme industriel maître d'oeuvre, le développement et la réalisation de la prochaine grande mission spatiale d'exploration des satellites de Jupiter, JUICE, dont le lancement est prévu en 2022. L'Institut d'Astrophysique Spatiale assume la responsabilité scientifique (Principal Investigator) et technique (Project Manager) de l'instrument MAJIS de JUICE, qui sera réalisé avec le soutien du CNES. MAJIS est un spectromètreimageur visible et infrarouge permettant l'étude des propriétés physico-chimiques (composition des minéraux et des glaces, structure du régolite, température…), et des processus associés (chimie, altération, volcanisme, geysers…), des surfaces des satellites galiléens de Jupiter. Une phase orbitale autour de Ganymède est programmée en fin de mission. D'autres objectifs scientifiques concernent l'atmosphère de Jupiter, les anneaux et les petits satellites. Le travail de thèse consistera dans un premier temps en la caractérisation des détecteurs de l'instrument (réponse optique, courant d'obscurité, tests thermiques…) afin de préciser les conditions d'utilisation (échantillonnage, refroidissement…) permettant d'assurer les différents objectifs scientifiques de la mission. Dans un second temps, ces mesures seront utilisées pour élaborer un modèle photométrique complet de l'instrument. Le doctorant participera alors à la définition des séquences d'observation en y intégrant les contraintes issues du modèle photométrique ainsi que celles provenant d'observations des satellites de Jupiter obtenues depuis la Terre, puis à la préparation des procédures d'étalonnage de l'instrument. Le travail inclura la mise en oeuvre des infrastructures et protocoles de mesures, l'analyse des données issues de ces mesures, l'intégration de ces résultats lors de l'élaboration du modèle photométrique puis la définition des procédures d'étalonnage et des séquences d'observation conciliant objectifs scientifiques et performances instrumentales.

  • Titre traduit

    The MAJIS experiment: development of a hyperspectral imager for the Galilean moons


  • Résumé

    The European Space Agency is currently developing, with Airbus Defense & Space as the prime industrial contractor, the next major exploration mission to Jupiter satellites, JUICE, planned for launched in 2022. The Institut d'Astrophysique Spatiale has scientific (Principal Investigator) and technical (Project Manager) responsibilities for the MAJIS instrument onboard JUICE, which development benefits from CNES support. MAJIS is a visible and near-infrared imaging spectrometer that will be used to characterize the physical and chemical properties of Galilean moons surfaces (composition of minerals and ices, regolith structure, temperature…) and the associated processes (chemistry, alteration, volcanism, geysers…). The mission should end with an orbital phase around Ganymede and also includes additional scientific objectives linked with Jupiter atmosphere, rings and small moons. The PhD candidate will first characterize the instrument detectors (optical response, dark current, thermal tests…) to help specify operating conditions (sampling, cooling…) that match the scientific objectives of the mission. These measurements will be used to construct a full photometric model of the instrument. Constraints from this model, as well as additional ones derived from Earth-based observations of Galilean moons, will then be used to refine observational sequences and prepare calibration procedures for the whole instrument. The work will include test infrastructures implementation, measurements procedures definition, measurements, photometric model development, and calibration and observation procedures definition that reconcile scientific objectives and instrumental performances.