ExoMars2016 - Trace Gas Orbiter - CaSSIS (Colour and Stereo Surface Imaging System)
Présentation de ExoMars - Trace Gas Orbiter
ExoMars 2016 est la première partie de la mission ExoMars, constituée du démonstrateur EDM ("Entry, descent and landing demonstration module" dit Schiaparelli), fixé au satellite Trace Gas Orbiter (TGO). Ils ont été lancés par une fusée Proton le 14 mars 2016 depuis le cosmodrome de Baïkonour. Le trajet jusqu’à Mars a duré 7 mois.
A bord du TGO se trouvent les instruments CaSSIS (Colour and Stereo Surface Imaging System) et ACS (Atmospheric Chemistry Suite). CaSSIS est une caméra à haute résolution (5 mètres par pixel) capable d'obtenir des images couleur et stéréo sur une large couverture spatiale. Elle fournit le contexte géologique et dynamique des sources et « puits » de gaz traces recherchés par ACS. CaSSIS et ACS vont être associés au sein du même service d'observation.
Deux autres instruments sont à bord du TGO : NOMAD (Nadir and Occultation for MArs Discovery) et FREND (Fine Resolution Epithermal Neutron Detector).
FIGURE 1 : Schéma représentant les prises de vues de l'instrument CaSSIS. La sonde se déplace de droite à gauche sur son orbite. CaSSIS acquiert des images en mode "push-frame" pour constituer une bande d'image complète (Image 1) avant de tourner de 180 degrés pour acquérir la deuxième image du couple stéréoscopique (Image 2). Figure de Thomas et al. (2017).
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Contacts
- Susan Conway (LPG)
- Nicolas Mangold (LPG)
Accès aux données (site ESA)
Partenaires
Présentation de CaSSIS
CaSSIS est un imageur couleur et stéréoscopique avec une résolution spatiale de 4.6 m/pixel. Cette résolution est moindre que celle de l’imageur HiRISE de Mars Reconnaissance Orbiter, mais prodigue une couverture spatiale très supérieure : à une distance de 400 km, les images couvrent une largeur de 9.4 km et une longueur variable qui peut atteindre 47 km (Figure 3).
Cette large couverture spatiale permet à CaSSIS de répondre aux objectifs suivants :
- les sites identifiés comme sources potentielles d’émissions de gaz par les autres instruments de TGO,
- investiguer les processus dynamiques de surface (éolien, sublimation, fontes d’eau locales, volcanisme actuel éventuel, etc.) et contribuer ainsi à la compréhension des cycles atmosphériques.
- caractériser des sites potentiels pour les missions in situ à venir (Exomars, Rover 2023).
Rôle de l'OSUNA dans ExoMars/TGO/CaSSIS
L'OSUNA contribue via le Laboratoire de Planétologie et Géodynamique (LPG) à cet instrument grâce à trois personnels permanents CNRS : un co-investigateur (Nicolas Mangold, DR), une investigatrice invitée (Susan Conway, CR) et une Ingénieure (Marion Massé, IE). L'équipe est renforcée par 3 personnes recrutées en contrat à durée déterminée, de niveau ingénieur, doctorant et post-doctorant.
Cette équipe joue un rôle majeur dans l’acquisition des données CaSSIS, à savoir:
- Sélectionner des cibles et évaluer la priorité de ces cibles au sein de la base de données pour les thèmes dont nos personnels sont responsables. Il y a plus de 35 000 cibles dans la base de données réparti en une dizaine de thèmes. Susan Conway est responsable du thème scientifique « processus de pentes », et Nicolas Mangold du thème « processus fluviaux ». En tant que responsables de thème, S. Conway et N. Mangold sont chargés de valider et de classer toutes les cibles saisies dans leurs thèmes.
- Planifier les données à acquérir en lien avec l’équipe PI de Berne et l’ESA. L'acquisition d'images par CaSSIS suit le cadre typique de l'ESA et est planifiée en blocs à court et moyen terme. Le logiciel interface utilisé fournit une vue cartographique, permettant d'afficher les suggestions entrées dans la base de données des cibles à côté des zones d'images autorisées. Elle comprend la visualisation des zones d'exclusion et fournit des informations sur l'heure de la journée, l'angle d'incidence et d'autres contraintes géométriques qui doivent être sélectionnées. Les programmations effectuées depuis trois ans par le groupe CaSSIS de l’OSUNA correspondent à 3770 images, soient près de 20% des images acquises jusqu’à présent.
- Lorsqu’ils effectuent des séries de programmation de l’instrument CaSSIS, les membres de l'équipe sont aussi responsables de la mise en commun des informations reliées à l’acquisition des données correspondantes, et l’identification d’anomalies ou de difficultés techniques.
A ce jour, environ 20 000 images CaSSIS ont été acquises dont 17 300 avec au moins trois canaux permettant une visualisation en couleur. Les données brutes et des produits finaux sont ensuite envoyée pour archivage au Planetary Science Archive de l'ESA : https://archives.esac.esa.int/psa/#!Table%20View/CaSSIS=instrument.
FIGURE 2 : A gauche : Modèle du signal mesuré par CaSSIS à travers les quatre filtres de couleur pour une observation simulée d'une surface martienne sombre avec un angle d'incidence de 30° et un temps d'intégration de 1,52 ms. A droite : Image de l'assemblage de filtres 10_5 intégré sur l'assemblage du plan focal (FPA). Le filtre à gauche de l'image est PAN (panchromatique), reflétant la lumière bleue et le filtre à droite est BLU (bleu), reflétant la lumière rouge et orange. Entre les deux, les filtres ROUGE et NIR (proche infra-rouge) reflètent toute la lumière visible et apparaissent comme des miroirs. Figures extraits de Thomas et al. (2017).
FIGURE 3 : Taille d’une image CaSSIS (cadre vert ; MY34_004762_358_1) projetée sur une image HRSC en couleur (h4134_0000 de résolution 4 fois inférieure) montrant une image HiRISE au centre (cadre rouge ; ESP_027022_1785) avec une résolution spatiale supérieure, mais une couverture couleur bien moins importante.