Solar Orbiter Coronographe SV

The SIde Looking Coronagraph (SILC): 

The SIde Looking Coronagraph (SILC) Sébastien Vivès Philippe Lamy Michel Saisse Jean-Lucien Boit Pascal Dargent Julien Guitton Laboratoire d’Astrophysique de Marseille Solar Orbiter (ESA)

Objectifs scientifiques de Solar Orbiter: 

Objectifs scientifiques de Solar Orbiter Déterminer in-situ les propriétés du plasma, des particules, des champs magnétiques, … Etudier les structures fines du disque et de la couronne Etablir le lien entre l’activité de surface et son évolution dans la couronne Caractériser les régions polaires et équatoriales à partir de latitudes élevées Contraintes orbitales Proximité du Soleil Co-rotation Inclinaison de l’orbite

Contraintes (1): 

Distance héliocentrique variable Observations depuis 0.21 AU jusqu’à 0.6 AU Facteur 3 dans les conditions géométriques Contraintes (1)

Contraintes (2): 

Contraintes (2) Dépointage du satellite 1.3° maximum  1R à 0.21AU Environnement thermique Irradiance à 1AU: 1.4 kW / m2 Irradiance à 0.6AU: 3.8 kW / m2 Irradiance à 0.21AU: 31 kW / m2 Ressources disponibles (Assessment study report, 2000) Masse : >25 kg Télémétrie : 5kbits/sec Puissance : 25 W

Solutions…: 

Solutions… Volume & masse Faible flux UV Variations héliocentriques Dépointage Couronne interne Visible (540-640nm) Contraintes thermiques Lumière diffusée Occultation externe Concept de “Side-looking”

Concept de “Side-Looking”: 

Concept de “Side-Looking” FOV à 0.6 UA : 1.2 – 6.5 R FOV à 0.21 UA : 1.2 – 3.3 R

Concept de “Side-Looking”: 

Concept de “Side-Looking” FP EO M1 M2 O3 FP EO M1 M2 pupil O3 0.6 AU

Concept de “Side-Looking”: 

Concept de “Side-Looking” FP EO M1 M2 O3 FP EO M1 M2 O3 pupil 0.21 AU 0.6 AU

Concept de “Side-Looking”: 

Concept de “Side-Looking” FP EO M1 M2 O3 FP EO M1 M2 O3 pupil 0.21 AU

Concept de “Side-Looking”: 

Concept de “Side-Looking” FP EO M1 M2 O3 FP EO M1 M2 O3 pupil Dépointage !

Design optique: 

Design optique Principes d’un coronographe classique + Adaptations Réduction de la lumière diffusée : Occulteur triple Miroir primaire superpoli Heat Rejection Mirror (HRM) Pupille carrée

Lumière diffusée : Modélisation: 

Lumière diffusée : Modélisation

Design mécanique: 

Design mécanique Ouverture Structure mobile Miroir primaire Structure fixe

SILC – En conclusion…: 

SILC – En conclusion… La faisabilité d’un coronographe adapté à Solar Orbiter est établie SILC est capable : D’observer la couronne interne à partir de 1.2R en haute résolution angulaire De compenser les sévères contraintes de la mission : Les variations de la distance héliocentrique Le dépointage du satellite L’environnement thermique Points à étudier : Etude thermique Ajout d’un canal Ly a ? Modèle détaillé de lumière diffusée

Merci !: 

Merci !

Performances : qualité optique: 

Performances : qualité optique 0.21 UA 0.6 UA

Performances : Résolution spatiale: 

Performances : Résolution spatiale 0.6 AU 0.21 AU

Coronographe à OE classique: 

Coronographe à OE classique Optimisé pour des conditions géométriques fixes Ne tolère pas les dépointages

Contraintes: 

Contraintes Distance héliocentrique variable Observations depuis 0.21 AU jusqu’à 0.6 AU Facteur 3 dans les conditions géométriques Dépointage du satellite 1.3° maximum  1R à 0.21AU Environnement thermique Irradiance à 1AU: 1.4 kW / m2 Irradiance à 0.6AU: 3.8 kW / m2 Irradiance à 0.21AU: 31 kW / m2 Ressources disponibles (Assessment study report, 2000) Masse : 25 kg (17 kg ?) Télémétrie : 5kbits/sec Puissance : 25 W

L’orbite: 

L’orbite

Concept de “Side-Looking”: 

Concept de “Side-Looking”

Performances : Vignettage: 

Performances : Vignettage

Occulteur interne: 

Occulteur interne

Environnement thermique: 

Environnement thermique

HRM (Heat Rejection Mirror): 1/3: 

HRM (Heat Rejection Mirror): 1/3

HRM (Heat Rejection Mirror): 2/3: 

HRM (Heat Rejection Mirror): 2/3

HRM (Heat Rejection Mirror): 3/3: 

HRM (Heat Rejection Mirror): 3/3

Estimation de masse: 

Estimation de masse Masse totale : 15.76 kg (18.11 kg) Structure : 6.12 kg Optiques : 0.45 kg Mécanismes : 1.71 kg Electronique : 6.88 kg Thermique : 0.60 kg Sur-estimation de l’électronique Gain 40% sur la structure Estimation en SiC, Carbone ?