17 Mars 2015

Instrument SO/PHI

L'imageur polarimétrique et héliosismique PHI (Polarimetric and Helioseismic Imager) fournira des mesures haute résolution et disque complet du vecteur photosphérique du champ magnétique et de la vélocité de la ligne de visé (line-of-sight : LOS), ainsi que de l'intensité du continuum dans la gamme de longueurs d'ondes visible à la cadence d'un ensemble d'observables par minute. Les cartes de vélocité de la LOS auront la précision et la stabilité permettant des investigations détaillées héliosismiques de l'intérieur du Soleil, en particulier de la zone de convection solaire.

L'instrument PHI est constitué de deux télescopes, un télescope haute résolution (High Resolution Telescope : HRT) qui imagera une fraction du disque solaire à une résolution atteignant ~150 km au périhélie, et un a Télescope disque complet (Full Disk Telescope : FDT) qui imagera le disque solaire complet durant toutes les phases de l'orbite. PHI réalisera des mesures en filtre bande fine à diverses positions de longueurs d'ondes dans la ligne spectrale photosphérique sensible Zeeman, et dans le continuum proche. À chaque position spectrale, l'état de polarisation de la lumière entrante sera analysé.

Instrument SO/PHI Instrument SO/PHI

Un certain nombre de quantités physiques seront obtenues à partir des observables (les quatre paramètres de Stokes qui décrivent complètement une onde électromagnétique) : le flux de vélocité de LOS (vLOS) et les trois composantes du vecteur de champ magnétique (force du champ, inclinaison, et azimuth). À partir de ces quantités, la composante LOS et la composante transverse du vecteur de champ magnétique (BLOS et BTrans) peuvent être dérivées. Avec l'intensité du continuum Ic (une approximation de la température du plasma, qui fourni aussi l'image du contexte des autres variables), les cartes spatiales de ces variables constituent les principaux produits de l'instrument.

Le télescope hors d'axe Ritchey-Chrétien HRT imagera une fraction du disque solaire à une résolution atteignant ~150 km à la distance minimale du périhélie (0,23 UA). Le FDT fourni un champ de vue de 2,6° avec des pixels de taille d'environ 730 km (à 0,23 UA), donnant une vue complète du disque solaire pendant toutes les phases de l'orbite. Un mécanisme de dépointage permet au FDT de continuer d'observer le disque solaire complet pendant que le satellite, HRT inclus, pointe ailleurs qu'au centre du disque solaire. Des observations continues de la totalité du disque solaire par le FDT sont nécessaires pour permettre une détection précise du limbe solaire et pour fournir un pointage stable. PHI aura son propre système de stabilisation d'image (image stabilization system : ISS) qui compense les secousses du satellite et autres perturbations. Ce système est composé d'un détecteur de limbe et de miroirs séparé à inclinaison rapide pour le FDT et le HRT.

Pour limiter la quantité de lumière entrant dans l'instrument, deux fenêtres d'entrée, une pour chaque télescope, sont montées dans le bouclier thermique du satellite. Ces fenêtres agissent en tant que filtres de rejet de chaleur avec une bande de transmission d'environ 30 nm de large centrées sur la longueur d'onde scientifique, de telle manière à ce que la transmittance totale n'excède pas 4% de l'énergie incidente totale. La faisabilité de tel filtre a été démontrée pendant les activités de développements technologiques de l'ESA (Technology Development Activity : TDA).

Chaque télescope a son propre paquet de modulation de la polarisation (polarization modulation package : PMP), situé tôt dans le chemin optique pour minimiser les effets de diaphonie de polarisation. Chaque PMP est constitué de deux retardateurs variables de cristal liquide (liquid crystal variable retarders : LCVRs) suivis d'un polarisateur linéaire. L'analyse spectrale est faite par un système de filtre Fabry Perot (Fabry Perot filtergraph system : FG) consistant en deux étalons de niobate de lithium (LiNbO3) qui extraient une portion spectrale de la ligne d'absorption FeI 6173 Å et au point de continuum proche. Le FG fourni une gamme de mise au point de ±0,6 Å, qui est nécessaire pour compenser la vitesse radiale du satellite de ±30 km/s en plus de la gamme requise pour scanner la ligne spectrale (~400 mÅ, en fonction du mode d'observation).

Paquet de modulation de la polarisation (PMP)  Étalon LiNbO3

Une unité de traitement numérique (digital processing unit : DPU) réalise l'accumulation d'images, le prétraitement, et le calcul des variables physiques (inversion de Stokes et compression de données), et contrôle les interfaces de l'instrument avec le satellite.