Applications de la spectroscopie à l' étude de l' atmosphère de Mars et à la recherche de planètes extrasolaires : caractérisation des spectromètres de l' instrument SPICAM-Light embarqués à bord de la mission spatiale Mars-Express : développement et optimisation du spectromètre astronomique EMILIE dédié aux mesures de vitesses radiales stellaires

par Stéphane Guibert

Thèse de doctorat en Méthodes instrumentales en astrophysique et leurs applications spatiales

Sous la direction de Jean-Loup Bertaux.

Soutenue en 2005

à Paris 6 .

mots clés

• Sonde spatiale Mars-Express
• SPICAM-Light
• Mars, atmosphère
• Occultations stellaires
• Occultations solaires
• Spectromètre infra-rouge
• Spectromètre ultraviolet
• Spectromètre Emilie
• Filtre acousto-optique accordable [AOTF]
• Caméra CCD
• Planètes extrasolaires
• Vitesses radiales
• Dispersion chromatique atmosphérique

Résumé

Cette thèse présente trois techniques innovantes de spectrométrie, l’une en domaine infrarouge, l’autre en visible, et la troisième en ultraviolet. Deux d’entres elles sont utilisées par l’instrument Spicam-Light à bord de la sonde spatiale Mars-Express pour l’étude de l’atmosphère de Mars. La troisième concerne la spectrométrie à haute résolution depuis le sol, et est dédiée aux mesures de vitesses radiales stellaires pour la recherche de planètes extrasolaires à l’Observatoire de Haute Provence avec l’Accéléromètre Astronomique Absolu. L’étude présente le concept révolutionnaire des spectromètres UV et IR de l’instrument Spicam-Light à travers une description technique détaillée. Elle s’accompagne des résultats, des étalonnages, des estimations photométriques avant l’envol et des performances en vol. L’étude sur l’AAA expose le développement instrumental important de cet appareil. Elle s’accompagne des résultats obtenus pour illustrer ses performances actuelles et potentielles.

Titre traduit

Application of the spectrometry to the study of the martian atmosphere and the search of extrasolar planets : characterization of the spectrometers of the instrument SPICAM-Light on board the Mars-Express space mission : development and optimization of the astronomical spectrometer EMILIE, dedicated to the stellar radial velocity measurements

Résumé

This thesis deals with three innovating techniques of spectrometry, one in near infrared, the other into visible, and the third in ultraviolet ray. Two of them are used by the instrument Spicam-Light on board the Mars-Express spacecraft, for the study of the Martian atmosphere. The third relates to spectrometry with high resolution since the ground, and is dedicated to the stellar radial velocity measurements for the search of extrasolar planets at the Haute-Provence Observatory (France) with the Absolute Astronomical Accelerometer. The study presents the original concept of the UV and NIR spectrometers of the Spicam-Light instrument, through a detailed technical description. It brings results, calibrations, photometric estimates before the takeoff and the flight performances. The study on the Absolute Astronomical Accelerometer explains the significant instrumental development of this device. It brings results to illustrate its actual and futures possibilities.