Groupe thématique : PEPS
Responsable scientifique : Philippe Louarn
Description / Contexte
Plusieurs décennies après HELIOS, Solar Orbiter sera la prochaine sonde à explorer les régions internes de l’héliosphère avec des instruments capables de caractériser finement le milieu local et, simultanément, d’étudier la dynamique des structures coronales.
Les orbites de Solar Orbiter permettront d’être en quasi-corotation avec le Soleil. La sonde restera plusieurs jours dans le même flot du vent solaire, pour en observer les évolutions et les corréler avec les structures observées à la surface du soleil.
Objectifs scientifiques et instrumentation
L’objectif est de découvrir les processus fondamentaux liant les phénomènes internes et de surface du soleil, les flux généraux de masse et d’énergie dans la couronne, ainsi que la formation et l’accélération du vent solaire.
La suite instrumentale SWA (Solar Wind Analyser) est dédiée à la mesure du vent solaire et de ses différentes composantes. Elle réunit :
(1) un senseur ‘Proton-Alfa’ (PAS) qui mesure la composante principale du vent solaire,
(2) un senseur ‘Ions Lourds’ (HIS) qui mesure la composition fine des ions lourds du vent solaire, donc leur masse et état de charge,
(3) un senseur ‘électron’ (EAS) qui mesure la composante électronique.
Le consortium SWA est sous la responsabilité du MSSL (PI : C. Owen).
Le senseur PAS (Proton-Alfa Sensor) est l’instrument de la suite SWA destiné à la mesure des fonctions de distributions ioniques du vent solaire, de 200 eV à 20 KeV. Il s’agit de déterminer les fonctions de distribution 3D des ions constitutifs du vent solaire (en pratique, les protons et les alfas). Le but n’est pas seulement de calculer la densité, la vitesse et la température de cette composante principale du vent solaire (les paramètres ‘fluides) mais, plus généralement, de caractériser tous les écarts aux fonctions maxwelliennes ‘classiques’: anisotropie de température, faisceaux, traces de chauffage et d’accélération etc…, qui vont résulter des processus cinétiques d’échanges d’énergie et de moment dans ce fluide sans collision.
En mode normal, l’instrument mesurera la fonction de distribution 3D des ions toutes les 4 secondes, sous la forme de matrices de 96 énergies, 11 angles azimutaux et 9 angles d’élévation. L’énergie et l’angle d’élévation sont sélectionnés en imposant des valeurs particulières aux différentes haute-tensions alimentant les électrodes de déflection et de l’analyseur électrostatique (figure 3). Les 11 angles azimutaux correspondent aux 11 détecteurs de l’instrument (des amplificateurs de charge de type ‘channeltron’).
En mode ‘burst’, la cadence des mesures s’élèvera jusqu’ à 20 Hz., avec des fonctions de distribution réduites, par exemple de 24 énergies, 5 déflections et 7 azimuths.
Ces mesures de fonctions de distribution à des fréquences nettement plus élevées que les fréquences ioniques caractéristiques du milieu seront des premières et vont offrir une ouverture pour l’étude de la dissipation d’énergie et la turbulence.
On voit un changement de caractéristiques du vent solaire à 16h34
Implication de l’IRAP
Conception et réalisation du senseur PAS.
Partenaires
MSSL, INAF (Frascati), U. de Prague, LPP, SWRI.