Integral (satellite) - Définition

Introduction

L'INTErnational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory (abrégé INTEGRAL) est un satellite astrophysique européen pour l'étude des rayons gamma. À ce jour (fin 2007), INTEGRAL est toujours en fonction.

Mission et orbite

Les rayons gamma et les rayons X ne peuvent pas pénétrer dans l'atmosphère terrestre. Les observations directes de tels rayons ne peuvent donc se faire que depuis l'espace. INTEGRAL a été lancé depuis le centre spatial de Baïkonour, au Kazakhstan, le 17 octobre 2002, par une fusée russe Proton sur une orbite très elliptique, avec une période de 3 jours sidéraux. L'orbite d'INTEGRAL a été choisie pour que le satellite passe le maximum de temps en dehors de la ceinture de radiations autour de la Terre. Le satellite est contrôlé depuis l'ESOC, à Darmstadt, en Allemagne, grâce à deux antennes situées en Belgique et en Californie (États-Unis d'Amérique). La consommation du carburant d'INTEGRAL suit les prédictions, et le satellite a déjà dépassé son temps de vie prévu de 2,2 années. Il devrait continuer d'opérer jusqu'au 31 décembre 2011. Mais la mission pourra être prolongée d'une année..

Instruments

Les 4 instruments à bord d'INTEGRAL sont coalignés pour pouvoir observer le même champ en même temps. Les 3 instruments de haute énergie utilisent la technique du masque codé, puisqu'il n'existe pas de miroirs qui permettent la focalisation des rayons X et des rayons gamma. Ces masques codés furent principalement développés par l'Université de Valence, en Espagne.

L'imageur d'INTEGRAL est appelé IBIS (Imager on Board the INTEGRAL Satellite). Il peut observer entre 15 keV et 10 MeV. Sa résolution spatiale est de 12 minutes d'arc, mais la déconvolution peut la réduire à une bien meilleure valeur, atteignant une minute d'arc. Un masque de 95 par 95 tuiles rectangulaires de tungstène est situé à 3,2 mètres au-dessus des détecteurs. Le système de détecteurs d'IBIS contient un premier plan de 128 par 128 tuiles de tellurure de cadmium (appelé ISGRI pour INTEGRAL Soft Gamma-Ray Imager), puis un second plan de 64 par 64 tuiles de iodure de césium (PICsIT, pour Pixellated Cesium-Iodid Telescope). ISGRI est sensible jusqu'à environ 500 keV, tandis que PICSIT s'étend jusqu'à 10 MeV. Les deux instruments sont entourés d'écrans de protection en tungstène et en plomb.

Le spectromètre primaire à bord d'INTEGRAL s'appelle SPI (SPectrometer for INTEGRAL). Il observe entre 20 keV et 8 MeV. SPI consiste également en un masque codé de tuiles hexagonales de tungstène, au-dessus d'un détecteur fait de 19 cristaux de germanium. Ces cristaux sont refroidis activement par un système mécanique, et donnent une résolution en énergie entre 2 keV et 1MeV.

IBIS et SPI ont besoin d'une méthode pour arrêter la radiation ambiante (comme les rayons cosmiques. Cette méthode consiste à utiliser un masque scintillant de plastique situé derrière les tuiles de tungstène. Ce masque absorbe la radiation secondaire produite par les impacts sur le tungstène. Ce masque est complété par un écran scintillant de germanate de bismuth, situé autour et sur l'arrière de SPI. Ce système, fourni par Astrium, est appelé ACS (AntiCoincidence Shield). L'énorme surface de l'ACS en fait presque un instrument à lui tout seul. Puisqu'il est sensible aux rayons venant de toutes les directions dans le ciel, il est un détecteur de rayons gamma naturel. Récemment, de nouveaux algorithmes ont permis d'utiliser l'ACS comme un télescope, grâce au phénomène de diffusion Compton double. Ainsi, l'ACS peut être utilisé pour «observer» des objets en dehors du champ de vue du satellite.

INTEGRAL possède de plus deux instruments pour les rayons X dits «mous», entre 3 et 35 keV. Ces deux instruments, appelés JEM-X sont identiques, et accroissent le domaine de longueur d'onde couvert par le satellite. Sa résolution spatiale est meilleure que celle d' IBIS à cause des plus petites longueurs d'onde. Ses détecteurs sont des scintillateurs gazeux au xénon et méthane.

Finalement, INTEGRAL possède aussi une caméra optique: OMC (Optical Monitor Camera), sensible aux longueurs d'onde du domaine visible et ultraviolet. C'est principalement un instrument de soutien.

Le satellite possède aussi un moniteur de radiation, appelé IREM (INTEGRAL Radiation Environment Monitor), pour surveiller le niveau de fond orbital, et sert aussi pour la calibration des données. IREM est sensible aux électrons et aux protons présents dans la ceinture de radiation terrestre, ainsi qu'aux rayons cosmiques. Si le niveau de fond est trop élevé, IREM peut éteindre les instruments scientifiques, afin de les protéger.