L'astrophysicien de Princeton, David McComas, sera le chercheur principal d'une mission scientifique d'échantillonnage, analyser et cartographier les particules affluant vers la Terre depuis le soleil et depuis les bords de l'espace interstellaire. Il présente les objectifs et le statut de la mission à la réunion du Comité international de la recherche spatiale (COSPAR) aujourd'hui à Pasadena, Californie.

Lancement prévu en 2024, la mission Interstellar Mapping and Acceleration Probe (IMAP) étudiera l'héliosphère, qui entoure et protège notre système solaire, Les responsables de la NASA ont annoncé le 1er juin.

Dans la région limite de l'héliosphère en forme de bulle, le vent solaire - le flux constant de particules poussant dans toutes les directions de notre soleil - entre en collision avec des particules du milieu interstellaire, l'espace pas tout à fait vide entre les étoiles. La plupart des rayonnements cosmiques nocifs sont protégés dans cette limite ; IMAP va collecter et analyser les particules qui le traversent, ainsi que d'autres qui sont générés dans cette région critique.

"IMAP étudie simultanément deux des questions les plus importantes en héliophysique aujourd'hui :l'accélération des particules énergétiques et l'interaction du vent solaire avec le milieu interstellaire, " dit McComas, professeur de sciences astrophysiques et vice-président du laboratoire de physique des plasmas de Princeton.

La mission de 492 millions de dollars comprendra une suite de 10 instruments qui travailleront ensemble pour résoudre des questions scientifiques sur le vent solaire et le milieu interstellaire, du basique - qu'est-ce qu'il y a exactement ? - au complexe :comment les particules solaires interagissent-elles avec les particules interstellaires, et comment cette interaction évolue-t-elle dans le temps et dans l'espace ?

IMAP collectera également des données sur la façon dont les rayons cosmiques sont filtrés par l'héliosphère. Ces particules présentent des risques pour les astronautes et les systèmes technologiques, et peut jouer un rôle dans la présence de la vie elle-même dans l'univers.

Une grande partie de la protection de la Terre contre le rayonnement cosmique se produit grâce à l'héliosphère, dit Dennis Andrucyk, administrateur adjoint adjoint de la Direction des missions scientifiques de la NASA à Washington, D.C. "IMAP est essentiel pour élargir notre compréhension du fonctionnement de ce" filtre cosmique ". Les implications de cette recherche pourraient aller bien au-delà de la considération des impacts terrestres alors que nous cherchons à envoyer des humains dans l'espace lointain."

IMAP orbitera autour d'un point situé à environ un million de kilomètres au soleil de la Terre au premier point de LaGrange (L1), un endroit astronomique où l'attraction gravitationnelle du soleil est équilibrée avec celle de la Terre. IMAP restera entre le soleil et la Terre, permettant à certains instruments d'examiner les particules du vent solaire in situ tandis que d'autres cartographient les parties les plus éloignées du système solaire.

La mission est conçue pour atteindre ses objectifs de base au cours des deux premières années, mais il a assez d'énergie et de consommables pour survivre au moins cinq ans à L1, pour permettre des rendements scientifiques encore plus importants.

Rencontrez IMAP

IMAP est un satellite rotatif de la taille et de la forme d'un manège pour tout-petits, 6,5 pieds de diamètre et 2 pieds de haut (environ 200 cm x 70 cm). Tous les instruments scientifiques fonctionneront en continu car ils tourneront dans l'espace quatre fois par minute. Les 10 instruments sur IMAP sont des outils éprouvés en vol", ce qui signifie qu'ils sont très similaires aux instruments utilisés avec succès sur une ou plusieurs missions antérieures.

Trois des instruments—IMAP-Lo, IMAP-Hi et IMAP-Ultra - utiliseront des atomes neutres énergétiques pour "voir" les particules de l'héliosphère invisible et au-delà. Les capteurs seront calibrés dans les mêmes installations que les instruments similaires des missions précédentes, permettant à IMAP de se construire à partir de l'ensemble de données accumulé depuis 2008. Les trois instruments IMAP ont une résolution plus élevée et plusieurs fois la puissance de collecte des missions précédentes (en moyenne, 15 fois, 25 fois et 35 fois, respectivement, pour les trois instruments).

Cinq instruments—CoDICE, FRAPPÉ, MAG, SWAPI et SWE mesureront différentes composantes du vent solaire et des particules énergétiques qui permettront une compréhension détaillée de l'accélération des particules, ainsi que de fournir des données en temps réel sur la météo spatiale en direction de la Terre.

Les deux autres instruments, IDEX et GLOWS, examinera la poussière interstellaire et le rayonnement ultraviolet.

En tant qu'investigateur principal de l'ensemble de la mission IMAP, McComas dirige l'équipe qui comprend des scientifiques de 24 institutions aux États-Unis, Allemagne, Pologne, Suisse et Japon. He is also the lead investigator for the SWAPI instrument.

"The IMAP science team consists of many of the world's leaders in instrumentation, data analysis, theory and modeling, and understanding of the global heliosphere, " McComas said. Together, IMAP's 10 instruments will provide "the first comprehensive in-situ and remote global observations to discover the fundamental physical processes that control our solar system's evolving space environment."

Focus on the IMAP instruments

IMAP-Lo, a single-pixel neutral atom imager mounted on a pivot platform, will measure low-energy (5-1000 eV) interstellar neutral atoms of hydrogen, hélium, oxygène, neon and deuterium.

IMAP-Hi has two single-pixel imagers that will sweep a circle in the sky with every spin of the rotating satellite. They will measure mid-energy neutral atoms (0.4-15.6 keV) at 4° angular resolution.

IMAP-Ultra consists of two identical imagers using slit optics to cover three-quarters of the full celestial sphere with each spin. It will measure high-energy (3-300 keV) neutral atoms with 2° resolution.

The Compact Dual Ion Composition Experiment (CoDICE) will measure the composition and movement of two broad energy ranges of ions simultaneously, in order to advance our understanding of particle acceleration in the heliosphere.

The High-energy Ion Telescope (HIT) is a spectrometer that will inventory the charge, énergie, orientation and mass of ions from hydrogen to nickel, to determine whether they originate in the solar wind or the interstellar medium.

MAG, a pair of identical magnetometers, will measure the local interplanetary magnetic field and provide new insights into the waves and turbulence of the solar wind's plasma.

The Solar Wind Electron (SWE) instrument will measure the 3-dimensional distribution of thermal and suprathermal electrons from 1 eV to 5 keV. SWE is optimized to detect in-situ solar wind electrons at L1 in order to understand the solar wind structures and provide context for the energetic neutral atom measurements.

The Solar Wind and Pickup Ion (SWAPI) instrument, which Princeton's David McComas is the lead investigator for, will measure the solar wind ions as well as hydrogen and helium "pickup ions" from the interstellar medium.

The Interstellar Dust Experiment (IDEX) will provide the first accurate in-situ measurements of the flux, size distribution and chemical composition of interstellar dust particles flowing through our solar system.

The Global Solar Wind Structure (GLOWS) instrument will measure the ultraviolet glow from interstellar hydrogen and helium, providing ionization, radiation pressure and solar wind measurements and allowing scientists to map out the structure of the solar wind.