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Parker Solar Probe/SWEAP

L’instrument particules SWEAP (Solar Wind Electrons Alphas and Protons) est l’un des 4 instruments de la mission Flagship de la NASA Parker Solar Probe. Il est capable de caractériser le vent solaire et notamment le caractère non-adiabatique de sa propagation à partir de 10 rayons solaires, au moment où le vent devient super-Alfvénique. L’un des enjeux sera de comprendre les anisotropies de température des distributions et de suivre l’évolution du flux de chaleur à faible distance du Soleil. Pour réaliser ce programme scientifique ambitieux, SWEAP est constitué d’une coupe de Faraday visant au nadir et de trois spectromètres plamas dont deux sont dédiés à la mesure des électrons, SPAN-Ae et SPAN-B. Ces capteurs sont colorés en jaune sur la Figure ci-dessous.

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Solar Probe Plus the SWEAP sensors in yellow
crédit: Kasper et al., 2015

 Equipe LPP:

M. Berthomier, J. D. Techer

 Sélection de publications:

J. Kasper, R. Abiad, G. Austin, M. Balat-Pichelin, S. Bale, J. W. Belcher, P. Berg, H. Bergner, M. Berthomier, et al., Solar Wind Electrons Alphas and Protons Investigation: Design of the solar wind and coronal plasma instrument for Solar Probe Plus, Space Sci. Rev., 2015.

 Description de l’instrument

Les spectromètres d’électrons auxquels participe le LPP sont constitués d’un déflecteur d’entrée permettant de balayer en angle polaire sur ± 45° les directions d’arrivée des électrons et d’un analyseur en énergie de type « top-hat » possédant une résolution de 10 % et couvrant les énergies 1eV-5keV. Leur facteur de géométrie est ajustable et la symétrie cylindrique de l’instrument permet de couvrir instantanément l’ensemble des azimuths. Le détecteur, constitué de galettes à micro-canaux superposées (MCP), amplifie le signal associé à chaque électron incident. Le nuage de charges associé aux impacts sur la MCP est collecté par une anode pixellisée, chaque pixel correspondant à un angle azimuthal particulier. Cette impulsion électrique est traitée par un ASIC amplificateur de charge permettant le comptage à haute cadence des électrons.

Le LPP fournit l’électronique de détection intégrée des spectromètres d’électrons. L’enjeu scientifique est d’importance puisque la qualité de l’estimation des moments de la fonction de distribution électronique dépend directement de la résolution angulaire qu’il s’agit de maximiser. L’électronique retenue par UC Berkeley est basée sur un ASIC 16 voie analogique/numérique paramétrable par le DPU de l’instrument. Ce composant a été développé dans le cadre de la mission Solar Orbiter par le LPP. Il permet d’atteindre une résolution angulaire de 3-4° dans la direction du champ magnétique. La qualification spatiale du composant a été acquise en 2015. Le détecteur utilise aussi la technologie développée par le LPP pour réduire à un unique circuit imprimé l’ensemble du système de détection alors que le design standard utilisait 3 circuits distincts. Le LPP a travaillé avec UC Berkeley pour optimiser ce design et pour adapter le détecteur à l’électronique fournie. Les modèles de vol ont été intégrés en 2016 et la calibration des spectromètres est en cours.


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