Contexte

Le calendrier des missions solaires était très favorable à la mission Picard. À bord de SORCE (SOlar Radiation and Climate Experiment est un satellite du programme Earth Observing System de la NASA), la mesure du spectre et de la constante solaire devait se poursuivre ainsi que pour la mission SOHO. Picard a assuré la continuité des mesures jusqu'à la relève qui devait être confiée aux missions du programme NPOESS (NOAA, NASA, USAF) en 2011. Cependant, ce programme a été annulé par la présidence américaine en 2010 à cause, entre autres, de certains retards et un niveau de complexité plus élevé que prévu. 

Par ailleurs, la Station Spatiale Internationale a mis en œuvre les instruments solaires début 2008, apportant ainsi la mesure l'irradiance solaire totale et du spectre solaire. D'autres missions ont permis l'observation des couches extérieures de l'atmosphère solaire telles que Hinode/Solar-B (JAXA, UKSA, ESA et NASA) et STEREO dont les mises en orbite ont eu lieu en 2006. Leur durée devait assurer des mesures concomitantes avec Picard. Solar Dynamics Observatory (SDO, NASA) a été mis en orbite à une date proche de celle de Picard, en 2010. Une forte synergie existait avec Picard, car SDO ne comporte pas de mesure radiométrique, mais mesure la distribution du champ magnétique solaire et effectue un sondage profond de l'intérieur solaire. Ces deux missions ont permis de mettre en rapport la dynamique interne et l'énergie émergente de la photosphère.

La mission Picard avait deux objectifs scientifiques principaux qui sont l'étude de l'origine de la variabilité solaire et l'étude des relations entre le Soleil et le climat de la Terre.

Ces études se sont appuyées sur des mesures en orbite, sur des mesures au sol et sur la modélisation du Soleil et du climat.

Thématiques scientifiques concernées

Les objectifs scientifiques de la mission Picard concernaient :

• Les variations périodiques du climat
• Les mesures du diamètre solaire
• La forme du Soleil
• La modélisation du fonctionnement du Soleil
• L'énergie reçue par la Terre et son climat
• Le climat au XVII^e siècle
• La variabilité du Soleil à long terme
• La modélisation du climat
• La physique de l'atmosphère
• La météorologie de l'espace

Instruments

La mission Picard à l'aide de ses trois instruments a mis en œuvre les observations et programmes suivants :

• SOVAP mesure l'irradiance solaire totale.
• PREMOS mesure l'irradiance spectrale solaire (en particulier UV) affectant la photochimie de l'ozone et l'irradiance solaire totale, grandeurs essentielles pour la physique de l'atmosphère et le climat de la Terre.
• SODISM mesure le diamètre, la forme du soleil, l'activité, la rotation différentielle et effectue un sondage profond de l'intérieur solaire par la méthode de l'héliosismologie.

Toutes ces mesures ont permis de comprendre leur relation par la mise en œuvre de modèle solaire et comment on pouvait expliquer leurs variations. L'utilisation combinée des mesures spectrales absolues de PREMOS avec celles de l'irradiance solaire totale par SOVAP ainsi que les images de SODISM a permis de vérifier et d'affiner la compréhension théorique que nous avions des variations d'irradiance solaire, en localisant les caractéristiques responsables de cette variabilité à des longueurs d'onde spécifiques. En ce qui concerne la Terre, elles ont été utilisées comme point d'entrée des simulations GCM dans le but d'examiner la réponse de l'atmosphère terrestre aux variations d'irradiance solaire spectrale et totale.

Cette table montre les objectifs scientifiques, les mesures et les instruments qui les ont effectuées. SODISM I et II étaient deux instruments identiques dédiés à la mesure du diamètre solaire, l'un placé en orbite, l'autre placé au sol.

Déroulé du projet

Pour remplir ses objectifs scientifiques, la mission Picard devait satisfaire les contraintes suivantes :

• Une première contrainte liée à l'orbite :
  • Une orbite à vision permanente du Soleil était indispensable aux mesures d'oscillations (structure interne) et permettait d'assurer la stabilité thermique de l'ensemble des instruments, en particulier pour la mesure du diamètre solaire ;
  • L'orbite retenue était une orbite solaire synchrone (SSO) avec un nœud ascendant à 6h et une altitude de l'ordre de 725 km ; la précision de pointage du satellite était de 0,01° suivant l'axe du Soleil. Le miroir primaire du télescope de SODISM était asservi pour effectuer le centrage de l'image solaire à 0,1" près sur le détecteur.

• Une seconde contrainte était liée à la date de lancement.

  • Pour obtenir la plus grande précision dans la mesure de la relation entre l'activité solaire et le diamètre, il convenait d'effectuer les observations dans la phase croissante du cycle solaire. Les autres objectifs dépendant aussi de l'activité solaire, les opérations ont commencé au début du cycle solaire n°24.
  • La mise en orbite a été effectuée le 15 juin 2010. La durée minimum souhaitée de la mission était de 2 ans. L'objectif relation entre le diamètre et la luminosité solaire a suggéré un allongement de la mission.

   

Organisation

Le CNES était responsable du développement du système Picard. Il assurait le développement du satellite, du segment sol de contrôle, du centre de mission scientifique, et gérait les interfaces avec le lanceur.

Le Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observation Spatiales (LATMOS) du CNRS assurait la maîtrise d'œuvre du développement de la charge utile. Il était chargé du développement de l'instrument SODISM et de l'électronique PGCU de gestion de la Charge Utile, ainsi que du centre d'expertise scientifique associé.

Le programme était développé en partenariat avec le Bureau Suisse des Affaires Spatiales qui supportait le développement de l'instrument PREMOS, avec le Service Public Fédéral de Programmation Politique Scientifique de Belgique qui supportait le développement de l'instrument SOVAP et du Centre de Mission Scientifique, ainsi qu'avec l'Agence Spatiale Européenne, via son programme PRODEX (PROgramme de Développement d'Expériences scientifiques).

Les laboratoires français collaborant à Picard étaient :

1. le Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS),
2. l’Institut d'Astrophysique Spatiale (IAS) à Orsay,
3. L’Institut de Recherche sur les lois Fondamentales de l'Univers du Commissariat à l’Energie Atomique (CEA/Irfu) de Saclay,
4. L’Observatoire de la Côte d'Azur (OCA) à Nice,
5. Le Laboratoire d'Etudes Spatiales et d'Instrumentation en Astrophysique (LIRA ex-LESIA), à Meudon.

Les laboratoires étrangers qui étaient responsables d'instruments scientifiques sont :

1. Physikalisch-Meteorologisches Observatorium Davos, World Radiation Center (Suisse) pour l'instrument PREMOS,
2. Institut Royal de Météorologie Belge (IRMB) pour l'instrument SOVAP, avec l'Observatoire Royal de Belgique pour la partie BOS.

Plusieurs scientifiques ont contribué à la préparation de la mission Picard et à l'exploitation de ses mesures. Ils appartenaient aux laboratoires suivants :

Université de Yale, Jet Propulsion Laboratory, Naval Research Laboratory, Goddard Earth and Technology Center Nasa GSFC, High Altitude Observatory du NCAR, Université de Barcelone.