Interstellar Mapping and Acceleration Probe
Interstellar Mapping and Acceleration Probe (Observatoire des relations Soleil-Terre), plus connu sous son acronyme IMAP, est une mission spatiale de l'agence spatiale américaine, la NASA, dont l'objectif est l'étude du vent solaire et de l'héliosphère local. IMAP est la cinquième mission du programme d'étude des relations Soleil-Terre (Solar Terrestrial Probes). Le lancement de l'engin spatial a lieu le 24 septembre 2025. La durée nominale de la mission est de 2 ans mais elle pourra être prolongée. IMAP emporte 10 instruments représentant l'état de l'art dans le domaine de la mesure des particules. Le projet est piloté par le centre de vol spatial Goddard tandis que le satellite est construit par le laboratoire APL de l'université Johns-Hopkins. Le projet scientifique est dirigé par l'Université de Princeton. Les instruments sont fournis par des laboratoires et universités américains ainsi que des laboratoires étrangers.
Pour les articles homonymes, voir IMAP.
| Organisation |
 NASA |
|---|---|
| Constructeur |
Applied Physics Laboratory Université de Princeton |
| Programme | Solar Terrestrial Probes |
| Domaine | Étude du vent solaire et de l'héliosphère |
| Statut | En transit |
| Lancement | 24 septembre 2025 |
| Lanceur | Falcon 9 |
| Durée de vie | 2 ans (mission primaire) |
| Site | [1] |
| Masse au lancement | 900 kg |
|---|---|
| Contrôle d'attitude | Spinné |
| Source d'énergie | Panneaux solaires |
| Puissance électrique | 500 Watts |
| Orbite | Orbite héliocentrique |
|---|---|
| Localisation |
Point de Lagrange L1 du système Terre-Soleil |
| IMAP-Lo | Imageur atomes neutres |
|---|---|
| IMAP-Hi | Imageur atomes neutres |
| IMAP-Ultra | Imageur atomes neutres |
| SWAPI | Mesure des ions du vent solaire |
| SWE | Mesure des électrons du vent solaire |
| CoDICE | Mesure des particules chargées |
| HIT | Mesure des ions très énergétiques |
| MAG | Magnétomètre |
| IDEX | Mesure de la poussière interstellaire |
| GLOWS | Mesure de la luminescence solaire |
Interstellar Mapping and Acceleration Probe (Observatoire des relations Soleil-Terre), plus connu sous son acronyme IMAP, est une mission spatiale de l'agence spatiale américaine, la NASA, dont l'objectif est l'étude du vent solaire et de l'héliosphère local. IMAP est la cinquième mission du programme d'étude des relations Soleil-Terre (Solar Terrestrial Probes). Le lancement de l'engin spatial a lieu le 24 septembre 2025. La durée nominale de la mission est de 2 ans mais elle pourra être prolongée. IMAP emporte 10 instruments représentant l'état de l'art dans le domaine de la mesure des particules. Le projet est piloté par le centre de vol spatial Goddard tandis que le satellite est construit par le laboratoire APL de l'université Johns-Hopkins. Le projet scientifique est dirigé par l'Université de Princeton. Les instruments sont fournis par des laboratoires et universités américains ainsi que des laboratoires étrangers.
Contexte
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L'héliosphère est la région de l'espace placée sous l'influence de notre étoile, le Soleil. Englobant les planètes du système solaire elle est caractérisée par la présence de particules (essentiellement des protons et des électrons) transportées par le vent solaire généré par notre étoile. Cette enveloppe de gaz exerce une pression sur le milieu interstellaire (milieu dans lequel baigne les étoiles de notre galaxie) composé de particules venus de l'espace lointain qui s'écarte autour de cette bulle magnétique au fur et à mesure du déplacement du Soleil au sein de la galaxie. La région formant la limite externe de l'héliosphère, l'héliopause, est approximativement sphérique mais sa forme mouvante car elle est sensible à l'influence de facteurs internes (principalement les éruptions solaires) et externes (densité variable du milieu interstellaire). L'héliosphère protège la Terre en bloquant la majorité des rayons cosmiques (particules massives à très haute énergie) en provenance des autres étoiles[1].
L'existence de l'héliosphère a été prédite pour la première fois dans les années 1950. La sonde spatiale Voyager 1 est le premier engin spatial à parvenir aux confins de l'héliosphère alors qu'elle se trouvait à environ 13 milliards de kilomètres de la Terre soit 95 Unités Astronomiques. IBEX, un satellite scientifique de très petite taille (environ 100 kg) développé par la NASA, est lancé en octobre 2008 pour étudier l'héliosphère. Il découvre un ruban large en moyenne de 20° et s'étalant sur environ 300°, perpendiculaire au champ magnétique galactique, qui produit deux à trois fois plus d'atomes neutres énergétiques que dans les autres parties de l'héliosphère. Ce ruban est composé de particules ayant une énergie comprise entre 0,2 et 6 keV. Le processus qui est à son origine reste en 2025 inconnu[2].
Historique du projet
[modifier | modifier le code]La mission IMAP a son origine dans le rapport décennal d'héliophysique produit en 2012 par l'Académie nationale des sciences des États-Unis. Celui-ci propose deux propositions de mission d'étude de l'environnement du Soleil en une seule à coût modéré rattachée au programme de la NASA Solar Terrestrial Probes consacré à l'étude des interactions entre le Soleil et la Terre. En conséquence, la NASA lance en 2017 un appel à propositions et sélectionne le projet proposé par l'université de Princeton en juin 2018[3]. Le projet est piloté par le Centre de vol spatial Goddard tandis que le satellite est construit par le Laboratoire de Sciences Appliquées de l'université Johns-Hopkins avec des contributions importantes de laboratoires étrangers (Allemagne, Pologne, Suisse et Japon) pour l'instrumentation.
En septembre 2020 la NASA sélectionne le lanceur Falcon 9 de la société SpaceX. Celui-ci doit également emporter SWFO-L1 de l'agence américaine NOAA qui doit comme IMAP se placer en orbite du point de Lagrange L1 avec comme objectif de recueillir des données sur la météorologie spatiale et l'observatoire Carruthers Geocorona Observatory de la NASA qui doit étudier l'exosphère terrestre. En juillet 2021 les caractéristiques techniques de la mission sont validées et en janvier la revue de conception critique permet de lancer la fabrication de l'engin spatial et de ses instruments. L'assemblage final et les tests débutent en septembre 2023. En janvier 2025 les tests acoustiques et vibratoires de IMAP sont réalisés dans les locaux du laboratoire APL tandis que les tests de comportement dans le vide sont réalisés en mars de la même année au centre de vol spatial Marshall. L'engin assemblé est expédié en mai en Floride pour la préparation finale dans les locaux d'Astrotech. Le panneau solaire qui avait été démonté pour les tests environnementaux est fixé sur le corps de l'engin spatial[4]
Objectifs scientifiques
[modifier | modifier le code]Les objections de la mission IMAP sont de déterminer les processus physiques qui contrôlent les évolutions de l'environnement spatial de notre système solaire. Les instruments d'IMAP réalisent ces objectifs en mesurant les caractéristiques du vent solaire ainsi qu'en mesurant l'écho de l'héliosphère lorsque les particules atteignent et interagissent avec les régions situées aux limites de l'héliosphère (héliopause). Les objectifs détaillés sont[5] :
- définir la composition et les caractéristiques du milieu interstellaire local,
- déterminer comment le champ magnétique du Soleil interagit avec le milieu interstellaire local,
- déterminer comment le vent solaire et le milieu interstellaire interagissent aux limites de l'héliosphère.
- déterminer comment les particules atteignent de hautes énergies en traversant le système solaire.
Caractéristiques techniques
[modifier | modifier le code]IMAP est un satellite dont les caractéristiques sont proches de celles de IBEX. D'une masse de 900 kilogrammes, il a une forme assimilable à celle d'un cylindre peu épais d'une diamètre de 3 mètres pour une hauteur de 1,5 mètres. Des baies ouvertes sur le côté permettent aux capteurs des instruments qui y sont installés de pouvoir accéder à l'espace. Un appendice long de 2,5 mètres déployé dans l'espace supporte les capteurs du magnétomètre. Il est stabilisé par mise en rotation à raison de quatre tours par minute) avec son axe de rotation est dirigé vers le Soleil. L'énergie est fournie par des cellules solaires fixées sur la face tournée en permanence vers le Soleil. Celles-ci produisent 500 Watts. Une batterie lithium-ion produit 150 Watts durant la phase de lancement lorsque le panneau solaire n'est pas encore dégagé et tourné vers le Soleil. 12 petits moteurs-fusées à ergols liquides sont utilisés pour modifier ou corriger l'orientation de l'engin spatial, la vitesse de rotation et maintenir l'orbite. Ils utilisent de l'hydrazine (un monergol) stocké dans trois réservoirs. Le système de télécommunications utilise des antennes fixées sur les deux faces opposées de IMAP. Les échanges avec la Terre s'effectuent en bande X avec un débit de 2 kilobits sur la liaison montante (commandes) et de 375 à 500 kilobits sur la liaison descendante qui comprend principalement les données recueillies par les instruments[6].
La température de la face supérieure tournée vers le Soleil et recouverte de panneaux solaires s'élève à près de 140°C tandis que celle de la face opposée descend à -250°C. Par ailleurs l'électronique génère à l'intérieur de l'engin spatial beaucoup de chaleur. Le système de contrôle thermique est chargé de protéger les éléments les plus sensibles de IMAP des températures extrêmes. A cet effet sa surface externe ainsi que ses instruments sont revêtus d'un isolant multicouche et des résistances chauffantes maintiennent si nécessaire la température. L'isolant est perforé à certains endroits pour permettre l'évacuation des gaz présents avant le lancement. Pour évacuer la chaleur interne excédentaire, la face située à l'opposé du Soleil est peinte en noir (elle fait ainsi office de radiateur dissipant la chaleur)[6].
- Plateforme de IMAP
-
Installation du panneau solaire. -
L'engin spatial est installé dans une chambre à vide. -
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Instruments scientifiques
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IMAP emporte 10 instruments scientifiques[7] :
IMAP-Lo
[modifier | modifier le code]IMAP-Lo est un détecteur d'atomes neutres qui détermine la direction et la nature des particules interstellaires dont l'énergie est comprise entre 5 et 1 000 eV. Les éléments détectés sont l'hélium, l'hydrogène, l'oxygène, le néon et le deutérium. L'instrument dérive de IBEX-Lo installé à bord de l'observatoire spatial IBEX[8].
IMAP-Hi
[modifier | modifier le code]IMAP-Hi est un détecteur d'atomes neutres qui détermine le spectre, la direction et l’énergie des particules issues de l'héliosphère externe dont l'énergie est comprise entre 0,41 et 15,6 keV. Il comprend deux détecteurs pointés respectivement à 90° et 45° de l'axe de rotation de IMAP et dans la direction opposée au Soleil. IMAP-Hi peut détecter les atomes d'hélium, d'hydrogène, d'oxygène, de néon, de carbone et d'azote. L'instrument dérive de IBEX-Hi installé à bord de l'observatoire spatial IBEX[9].
IMAP-Ultra
[modifier | modifier le code]IMAP-Ultra est un détecteur d'atomes neutres, d'ions et d'électrons qui détermine le spectre, la direction et l’énergie des particules issues de l'héliogaine et au-delà. Il détecte en particulier les atomes neutres d'hydrogène dont l'énergie est comprise entre 3 et 300 keV mais est également sensible aux atomes d'hélium. L'instrument est identique à l'instrument JENI embarqué à bord de la sonde spatiale européenne mis à part qu'il comporte deux détecteurs au lieu d'un seul[10].
MAG
[modifier | modifier le code]MAG est un magnétomètre composé de deux détecteurs identiques tri-axiaux fluxgate dérivés des instruments embarqués à bord de MMS. Les magnétomètres sont montés à l'extrémité d'une perche de 1,8 mètre de long pour réduire l'impact des équipements de l'engin spatial sur les mesures. Des mesures sont effectuées avec une fréquence de 2 Herz. La plage de mesures est de ±500 nT et la résolution est de 10 pT[11].
SWE
[modifier | modifier le code]SWE (Solar Wind Electrons) est un instrument mesurant la distribution dans les trois dimensions des électrons thermiques et suprathermiques dont l'énergie est comprise entre 1 eV et 5 keV[12].
SWAPI
[modifier | modifier le code]SWAPI (Solar Wind and Pickup Ions) est un instrument mesurant la distribution énergétique des ions d'hydrogène et d'hélium du vent solaire et issus du milieu interstellaire. Les particules mesurées ont une énergie comprise entre 0,1 et 20 keV[13].
CoDICE
[modifier | modifier le code]CoDICE (Compact Dual Ion Composition Experiment) est un instrument mesurant la nature des ions, leur distribution de vitesse et leur charge électrique. Les particules mesurées ont une énergie comprise entre 0,5 et 80 keV par charge électrique (détecteur CoDICE-Lo) et entre 0,03 et 5 MeV par noyau dans CoDICE-hi. Ces mesures doivent permettre de déterminer la composition et les flux dans le milieu interstellaire local ainsi déterminer l'origine des particules suprathermiques[14].
HIT
[modifier | modifier le code]HIT (High-energy Ion Telescope) est un instrument mesurant la nature des ions, leur spectre énergétique et leur distribution angulaire et leur temps d'arrivée. Les éléments mesurés vont de l'hydrogène au nickel dont l'énergie est de 2 à 40 MeV. HIT est basé sur l'instrument LET embarqué à bord de STEREO[15].
IDEX
[modifier | modifier le code]IDEX (Interstellar Dust Explorer) est un instrument mesurant la composition, la vitesse et la distribution de masse des particules de poussière interstellaire. La sensibilité de l'instrument doit lui permettre de mesurer au moins 100 particules par an. La résolution de masse est de 1/200[16].
GLOWS
[modifier | modifier le code]GLOWS (Global Solar Wind Structure) est un instrument mesurant le rayonnement émis dans l'héliosphère par l'hydrogène (rayonnement Lyman-αline 121,6 nm) et par l'hélium (58,4 nm)[17].
Déroulement de la mission
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IMAP est lancé le 24 septembre 2025 par une fusée Falcon 9 décollant du centre spatial Kennedy en Floride qui emporte également deux autres engins spatiaux : d'une part SWFO-L1 de l'agence américaine NOAA dont l'objectif est de recueillir des données sur la météorologie de l'espace et d'autre part l'observatoire Carruthers Geocorona Observatory de la NASA qui doit étudier l'exosphère de la Terre. Tous les trois doivent être placés en orbite du point de Lagrange L1 du système Terre-Soleil situé à 1,5 million de kilomètres de la Terre en direction du Soleil. Ces engins spatiaux sont fixés sur une structure cylindrique de type ESPA (Expendable Launch Vehicle Secondary Payload Adapter Array Ring) solidaire du dernier étage de la fusée[18].
Après un transit de plusieurs mois IMAP s'insère en janvier 2026 en orbite autour du point de Lagrange L1 . Dans cette position, les mesures du vent solaire sont nettement moins perturbées par la Terre. La mission primaire doit durer 2 ans mais le satellite emporte des consommables pour au minimum 5 ans[19].
- Installation sous la coiffe du lanceur
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Configuration des trois engins spatiaux - IMAP, SWFO-L1 et Carruthers - fixés sur la structure ESPA (Expendable Launch Vehicle Secondary Payload Adapter Array Ring) sous la coiffe du lanceur spatial Falcon 9. -
Les trois engins sont photographiés ici assemblés sous la coiffe du lanceur Falcon 9 avant qu'elle soit refermée.
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Notes et références
[modifier | modifier le code]- ↑ Peter Bond (trad. Nicolas Dupont-Bloch), L'exploration du système solaire [« exploring the solar system »], De Boeck, 2014 (1re éd. 2012), 462 p. (ISBN 978-2-8041-8496-4), p. 21-22
- ↑ Interstellar Mapping and Acceleration Probe (IMAP):A New NASA Mission, p. 6-12
- ↑ Interstellar Mapping and Acceleration Probe (IMAP):A New NASA Mission, p. 4
- ↑ (en) « Spacecraft - Mission Timeline », sur Projet IMAP, Université de Princeton (consulté le 23 septembre 2023)
- ↑ (en) « Overview », sur Projet IMAP, Université de Princeton (consulté le 17 juillet 2019)
- (en) « Spacecraft - Subsystems », sur Projet IMAP, Université de Princeton (consulté le 23 septembre 2025)
- ↑ (en) « Instruments », sur Projet IMAP, Université de Princeton (consulté le 17 juillet 2019)
- ↑ (en) « IMAP-Lo », sur Projet IMAP, Université de Princeton (consulté le 17 juillet 2019)
- ↑ (en) « IMAP-Hi », sur Projet IMAP, Université de Princeton (consulté le 17 juillet 2019)
- ↑ (en) « IMAP-Ultra », sur Projet IMAP, Université de Princeton (consulté le 17 juillet 2019)
- ↑ (en) « MAG (Magnetometer) », sur Projet IMAP, Université de Princeton (consulté le 17 juillet 2019)
- ↑ (en) « SWE (Solar Wind Electrons) », sur Projet IMAP, Université de Princeton (consulté le 17 juillet 2019)
- ↑ (en) « SWAPI (Solar Wind and Pickup Ions) », sur Projet IMAP, Université de Princeton (consulté le 17 juillet 2019)
- ↑ (en) « CoDICE (Compact Dual Ion Composition Experiment) », sur Projet IMAP, Université de Princeton (consulté le 17 juillet 2019)
- ↑ (en) « HIT (High-energy Ion Telescope) », sur Projet IMAP, Université de Princeton (consulté le 17 juillet 2019)
- ↑ (en) « IDEX (Interstellar Dust Explorer) », sur Projet IMAP, Université de Princeton (consulté le 17 juillet 2019)
- ↑ (en) « GLOWS (Global Solar Wind Structure) », sur Projet IMAP, Université de Princeton (consulté le 17 juillet 2019)
- ↑ (en) Haygen Warren, « NASA, SpaceX launches IMAP and rideshare payloads to study space weather at L1 », sur nasaspaceflight.com, 23 septembre 2025
- ↑ Interstellar Mapping and Acceleration Probe (IMAP):A New NASA Mission, p. 5-6
Bibliographie
[modifier | modifier le code]- (en) D.J. McComas, E.R. Christian, N.A. Schwadron et al., « Interstellar Mapping and Acceleration Probe (IMAP):A New NASA Mission », Space Sci Rev, vol. 214, no 116, 22 octobre 2018, p. 1-54 (DOI 10.1007/s11214-018-0550-1, lire en ligne)
- (en) NASA, IMAP Press Kit, NASA, 2025, 24 p. (lire en ligne)
- (en) Peter Bond, Solar Surveyors : Observing the Sun from Space, Springer, 2022, 535 p. (ISBN 978-3-030-98787-9)
Voir aussi
[modifier | modifier le code]Articles connexes
[modifier | modifier le code]- Vent solaire
- Espace interplanétaire
- Espace interstellaire
- Héliosphère
- IBEX mission similaire antérieure
Liens externes
[modifier | modifier le code]- (en) « Site officiel de la mission », sur IMAP, Université de Princeton (consulté le 23 septembre 2025)
- (en) « Description de la mission IMAP », sur EO Portal, Agence spatiale européenne (consulté le 23 septembre 2025)
