Contexte

Le projet Double Star était une mission de l'Administration Spatiale Nationale Chinoise. L'ESA et le CNES ont participé au programme Double Star en finançant des instruments Européens (fourniture des modèles de rechange des instruments Cluster), une partie de l'acquisition des données ainsi que la coordination des opérations scientifiques.

La mission Double Star a suivi les pas de la mission Européenne Cluster en étudiant les effets du Soleil sur la magnétosphère terrestre.

Objectifs scientifiques

Chaque satellite de la mission avait une orbite particulière :

• L’un (TC-1), évoluait sur une orbite elliptique équatoriale qui lui a permis d'étudier la magnétoqueue de la Terre, région où les particules sont accélérées en direction des pôles magnétiques de la Terre par le processus dit de "reconnexion".
• L’autre (TC-2), évoluait sur une orbite elliptique polaire et s'est concentré sur les processus physiques qui se produisent au-dessus des pôles magnétiques, ainsi que le développement des aurores boréales et australes.

Instruments

Les satellites Double Star étaient équipés de 16 instruments dont 7 étaient identiques aux instruments à bord de Cluster. Les satellites Double Star et Cluster travaillaient en synchronisation ce qui a permis d'explorer de façon plus détaillée les régions clés de la magnétosphère. Les instruments européens comprenaient :

• FGM : Flux Gate Magnetometer (un sur chaque satellite) pour la mesure du champ magnétique continu.
• ASPOC : Active Spacecraft POtential Control experiment (sur TC-1), une expérience de contrôle du potentiel du satellite par l'émission d'ions.
• STAFF et DWP : Spatio-Temporal Analysis of Field Fluctuation experiment et Digital Wave Processing (sur TC-1), un magnétomètre pour étudier les variations rapides du champ magnétique, particulièrement dans les régions où les particules chargées du vent solaire intéragissent avec la magnétosphère.
• PEACE : Plasma Electron And Current AnalysEr (un sur chaque satellite), pour étudier tous les électrons de basse et moyenne énergie dans le plasma.
• HIA : Hot Ion Analyzer experiment (sur TC-1), pour analyser les fonctions de distribution des ions dans la magnétosphère, le plasma spatial et le vent solaire.
• NUADU : Neutral Atom Detection Unit (sur TC-2), pour la réalisation d'images de particules de haute énergie prisonnières du champ magnétique de la Terre.

Déroulé du projet

Les deux satellites Double Star ont été lancés par des lanceurs Chinois Longue Marche 2C depuis deux sites différents en Chine. Le satellite TC-1 a été lancé le 29 décembre 2003 depuis Xichang (province de Sichuan) et le satellite TC-2 a été lancé le 25 juillet 2004 depuis Taiyuan (Province de Shanxi).

Les deux satellites ont été placés sur deux orbites différentes pour remplir les objectifs scientifiques de la mission, respectivement sur une orbite elliptique équatoriale (TC-1, 565 x 78 970 km, inclinaison de 28,5°, période de 21 h) et sur une orbite elliptique polaire (TC-2, 700 x 39 000 km, inclinaison de 90°, période de 11,74 h).

La durée initiale de la mission était de 18 mois, et celle-ci a été prolongée deux fois jusqu’à la fin de la mission le 30 juin 2009. Cependant, les deux dernières années de mission se sont déroulées sans le satellite TC-1 qui est devenu hors-service le 14 octobre 2007. La dernière année de fonctionnement de TC-2 a été difficile avec la perte de sa capacité d’encoder correctement son signal envoyé vers la Terre en novembre 2008.

Organisation

Développement

La mission Double Star a été initiée et développée par la China National Space Administration (CNSA) et a embarqué 16 instruments dont 7 étaient européens. Deux laboratoires français ont participé : LPP/Polytechnique (instruments STAFF et PEACE) et IRAP (instrument HIA).

L’ESA a contribué au financement de ce programme. Elle a pris en charge la pré-intégration des instruments européens, une partie de l’acquisition des données et de la coordination des opérations scientifiques.

La coopération entre la CNSA et l’ESA a été décidée en mai 2001 pour la mission Double Star, pour faire suite à la mission Cluster.

Segment sol

Les deux satellites étaient suivis et contrôlés au sol par le CSSAR (Center for Space Science and Applied Research), à Beijing en Chine. Deux stations de réceptions ont été utilisées : l’une près de Beijing, l’autre près de Shanghai. Une troisième station de réception a été utilisée, par l’ESA cette fois, à Villafranca, en Espagne.

Le CNES accueillait l’un des 4 centres de données de la mission, les DSP Data Center, à Toulouse (DSP signifiant Double Star Project).