SVOM (acronyme de ) est un observatoire spatial gamma et X franco-chinois qui a pour objectif de détecter les sursauts gamma, d'en déterminer les caractéristiques et la localisation et de permettre leur suivi par les observatoires terrestres. Pour remplir cet objectif, il comporte plusieurs instruments. Le télescope gamma à masque codé ECLAIRs est chargé de détecter le sursaut dont le pic d'énergie est mesuré par GRM. Le télescope à rayons X et le télescope en lumière visible VT doivent affiner sa localisation. Enfin des instruments au sol (instruments déployés spécifiquement pour la mission et grands observatoires terrestres), poursuivent les observations (dans la mesure du possible identification de l'objet source, mesure de son éloignement, caractéristiques spectrales durant les différentes phases des émissions du sursaut) pendant plusieurs heures après le sursaut.

Les caractéristiques de SVOM sont proches de celles de l'observatoire spatial Swift développé par la NASA, qui a été placé en orbite en 2004 et est toujours opérationnel en 2024. Par rapport à celui-ci il est optimisé pour les sursauts de faible intensité et ceux ayant un décalage vers le rouge très important (étoiles apparues durant la phase de réionisation). Un des objectifs majeurs de la mission est de parvenir à démontrer que les sursauts gamma courts sont déclenchés par la fusion d'objets compacts (étoile à neutron ou trou noir) et à les associer à la détection d'ondes gravitationnelles.

SVOM résulte d'une collaboration, qui a débuté en 2014, entre les agences spatiales française (CNES) et chinoise (CNSA) et l'Académie chinoise des sciences. Les principaux laboratoires impliqués sont côté français l'IRFU (instrument MXT) et l'IRAP (instrument ECLAIRs) et côté chinois les Observatoires astronomiques nationaux de l'Académie des sciences de Chine (instrument VT et télescopes de suivi au sol GWAC et GFT), l'Institut des physiques de haute énergie (instrument GRM) et l'Académie d'innovation pour les microsatellites ou IAMC (plateforme du satellite SVOM). L'observatoire spatial a été placé sur une orbite terrestre basse le par un lanceur chinois Longue . Les observations seront effectuées durant au minimum 5 ans (mission primaire).

Contexte

Le projet SVOM (acronyme de .) prend la suite du projet ECLAIRs abandonné par l'agence spatiale française, le CNES, dont il reprend l'instrument principal. L'agence spatiale chinoise, le CNSA, fournit la plate-forme et deux des instruments de SVOM. Le fournit deux autres instruments dont l'instrument principal ECLAIRs.

Objectifs

SVOM doit permettre la détection de par an tout en observant l'émission rémanente associée en lumière visible et infrarouge. Les informations recueillies, dont les localisations précises, doivent être rapidement transmises aux observatoires au sol pour des observations complémentaires.

Caractéristiques techniques du satellite

SVOM est un satellite stabilisé sur 3 axes d'environ de forme parallélépipédique (.). Les instruments représentent une masse approximative de 450 kg. Il est alimenté en énergie par des panneaux solaires fournissant 800 Watts et dispose d'une propulsion lui permettant de corriger son orbite durant les différentes phases de sa mission. Les différents composants de sa plateforme sont complètement redondants.

Instrumentation scientifique

Le satellite dispose d'une instrumentation couvrant à la fois le spectre gamma, X, visible et proche infrarouge..

Télescope à et gamma mou (ECLAIRs) vignette|Masque codé de l'instrument ECLAIR du télescope SVOM..

ECLAIRs est l'instrument principal de SVOM. Il s'agit d'un télescope à rayons gamma à masque codé grand champ () observant le rayonnement X et gamma mou (énergie comprise entre ), qu'il utilise pour détecter et effectuer une première localisation des sursauts gamma. Son seuil de détection très bas lui permet de détecter les sursauts gamma riches en rayons X en particulier les sursauts lointains. La résolution temporelle est de 10 microsecondes. La localisation (rayon) est inférieure à 12 minutes d'arc dans 98% des cas et inférieure à 5 minutes d'arc dans 70% des cas. Elle est donc plus petite que le champ de vue des télescopes MXT (1 degré²) et VT (26 minutes d'arc²). Sa résolution spectrale est de l'ordre de 1,5 keV pour un rayonnement de 60 keV. La détection des sources transitoires se fait de manière autonome à bord du satellite via le système de traitement scientifique UGTS (Unité de Gestion et de Traitement Scientifique). Ce dernier, lorsque il a détecté et localisé un source transitoire, déclenche un processus qui pointe les autres instruments vers la région du ciel concernée et transmet une alerte aux autres observatoires.

L'instrument comprend le masque codé, l'armature blindée, le plan détecteur avec son électronique et le système de traitement des données UGTS : Le masque codé est une structure auto-porteuse constituée d'une feuille de tantale prise en sandwich entre deux couches de titane qui mesure 54 sur 54 centimètres. Les parties pleines bloquent pratiquement tous les photons d'une énergie supérieure à 120 keV. Les parties du masque non obstruées représentent environ 40% de la superficie. Chaque élément du masque mesure 11,73 millimètres de côté tandis que la distance entre les éléments du détecteur est de 4,5 millimètres. Le ratio entre ces deux distances de 2,6 est optimisé pour la précision de la localisation au détriment de la sensibilité (optimale lorsque ce ratio est proche de 1). Le plan détecteur, baptisé DPIX, est placé à 46 centimètres du masque codé. Il est composé de 6 400 détecteurs (80 × 80). Ceux-ci sont des cristaux de tellurure de cadmium (CdTe) caractérisés par un courant de fuite très faible. Chaque détecteur a une superficie de 4 × 4 mm et une épaisseur de 1 mm. La surface totale du plan détecteur est de mais la surface active de détection est de (la surface efficace est de à 4 keV et de dans la bande d’énergie 20-50 keV). Les détecteurs sont groupés par bloc de 32, formant un module XRDPIX qui est connecté à une electronique de lecture constituée de composants ASIC. L'armature blindée encadre le plan détecteur de manière à réduire le bruit de fond diffus cosmique X. Il est constitué de plusieurs feuilles d'aluminium, de cuivre et de plomb superposées. Le système de traitement scientifique UGTS (Unité de Gestion et de Traitement Scientifique) est principalement chargé de traiter les données pour identifier la détection éventuelle d'un sursaut gamma. Ce traitement est fait à bord parce que la liaison avec le sol a un débit insuffisant pour permettre la transmission et le traitement en temps réel par des installations au sol et parce que cette architecture permet de pointer très rapidement les instruments plus précis de SVOM vers la source de rayonnement détectée.

L'instrument a une masse de 87 kg et consomme 84 Watts. ECLAIRs est une contribution française développée par les laboratoires de recherche : l'Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), l'Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'univers (Irfu) et l'AstroParticule et Cosmologie (APC)..

Télescope à (MXT)

MXT () est un télescope à rayons X à champ étroit (°) fourni par le . Il est mis en œuvre après la détection du sursaut gamma par ECLAIRs pour déterminer de manière plus précise la position du sursaut gamma en observant le début de l'émission rémanente. Il permet d'observer les rayons X mous ( à ). Sur le plan technique, la partie optique utilise pour la première fois dans le monde la technique des micro-canaux pour faire converger le rayonnement X sur le détecteur. La résolution spatiale permise par le capteur CCD est inférieure à la minute d'arc (jusqu'à d'arc pour les sursauts les plus brillants) et la résolution énergétique est de lorsque le rayonnement incident est de . est développé par l'Irfu en collaboration avec l'université de Leicester en Angleterre et l'Institut Max-Planck de physique extraterrestre à Garching bei München, en Allemagne..

Détecteur de rayons gamma (GRM)

GRM () est un détecteur de rayons gamma fourni par la Chine pouvant mesurer la courbe de lumière et le spectre des durs et des rayons gamma de basse énergie ( à ). L'instrument comprend ayant chacun un champ de vue de . Ils sont disposés de manière que leur champ d'observation se recoupent (inclinaison de 30° par rapport à l'axe du satellite et espacement entre eux de 120°) de manière à permettre par triangulation une localisation grossière de la source (15°× 15°). Chaque détecteur est constitué d'un cristal d'iodure de sodium fixé sur un tube photomultiplicateur..

Télescope optique (VT)

VT () est un télescope optique de type Ritchey-Chrétien de d'ouverture et à champ étroit () qui observe la source gamma dans le visible () et en proche infrarouge (650-950 nm). Deux capteurs CCD de situés au plan focal fournissent l'un une image dans le bleu (), l'autre dans le proche infrarouge (). Le télescope permet d'observer des étoiles de magnitude apparente 22,5 avec un temps de pose de . À partir d'une position approchée fournie par l'instrument , il détermine la position de la source gamma avec une précision de quelques secondes d'arc. Le télescope est fourni par les Observatoires astronomiques nationaux de l'Académie des sciences de Chine..

+Principales caractéristiques des instruments.Instrument ECLAIRs MXT VT GRM TypeMasque codé micro-canaux Ritchey-Chrétien Détecteur à scintillation FournisseurFrance France / Royaume-Uni Chine Chine Spectre (énergie ou longueur d'onde) X et gamma mou ( -) Rayons X () Infrarouge proche/Visible ( - ) Gamma ( à ) Champ optique 1° 3 × Précision localisation (4 pour les sources brillantes) < ( pour les sources brillantes) 15° PSF ? ? ? -Type détecteurTellurure de cadmiumCapteur CCD Dispositif à transfert de charges NaI Nombre d’éléments détecteurs 2 × 3 Sensibilité ? ? magnitude 22,5 sans filtre (temps d'exposition de ) ? Autres caractéristiques Surface du détecteur : Élément détecteur : × × Prévision sursauts détectés : ~80 /an Prévision sursauts détectés : ~70 /an Ouverture : Prévision sursauts détectés : ~60 /an Prévision sursauts détectés : ~110 /an Masse

Déroulement d'une détection

Segment spatial

Lorsqu'il détecte un sursaut gamma, le satellite a la capacité de modifier en quelques minutes son orientation pour compléter l'étude de la source avec ses instruments fonctionnant dans le spectre des rayons X, infrarouge et visible. La durée de la mission est de avec une extension possible de .

Segment terrestre

Le segment terrestre comprend : Le réseau d'alerte qui communique le plus rapidement possible les caractéristiques de l'événement détecté par l'observatoire aux observatoires au sol GFT. Les deux télescopes robotiques GFT qui sont pointés vers la position communiquée et grâce à des observations le visible et l'infrarouge précisent la position de l'événement détecté. Les caméras GWAC qui recherche les contreparties dans le domaine du visible les coordonnées des sursauts fournis par tous les autres instruments (spatiaux + GFTT).

Réseau d'alerte

Pour effectuer une étude détaillée du sursaut gamma, son observation se poursuit au sol. La durée de la phase la plus lumineuse du sursaut est courte aussi lorsqu'elle est détectée ses coordonnées sont immédiatement transmises à des observatoires au sol pour permettre de compléter les informations recueillies avec celles d'observatoires terrestres plus puissants. La transmission s'effectue grâce à un réseau d'alertes comprenant 47 antennes réceptrices VHF () implantées de manière à assurer une couverture complète de la zone intertropicale que le satellite survole. Les données sont transmises à une cellule créée pour la circonstance à Saclay, le FSC ()..

Télescopes robotiques GFT