Le projet MAJIS/JUICE
Le vaisseau spatial JUICE a été développé par l'ESA et des partenaires industriels pour l'exploration interplanétaire (programme Cosmic Vision de l'ESA). JUICE étudiera le système jovien pour mieux connaître le système solaire et les conditions de formation des planètes et d'émergence de la vie.
Le spectro-imageur MAJIS à bord de JUICE est l'un des instruments clés pour aborder ces thèmes de recherche. MAJIS a été développé sous la responsabilité scientifique de l'Institut d'Astrophysique Spatiale (IAS, France). MAJIS présente deux canaux (VIS-NIR et IR) couvrant la plage spectrale de 0,5 µm à 5,54 µm qui possèdent des équipements très sensibles : les détecteurs.
La caractérisation d'un détecteur avant sa mise en orbite joue un rôle crucial dans le succès d'une mission spatiale. L'objectif est:
- de qualifier ce dispositif dans des conditions spatiales simulées
- de le caractériser radiométriquement pour définir la manière de convertir le signal électronique brut en données scientifiques de haute qualité.
En 2020, le Belgian Radiometric Characterization Laboratory (B.RCLab) intégré à l’IASB a reçu la responsabilité de caractériser radiométriquement le détecteur modèle de vol du canal VIS-NIR. Une campagne a été organisée en 2021 pour reproduire ce travail de haut niveau en faveur du détecteur de réserve. Sa fonction est de remplacer le modèle de vol en cas de problèmes avant le lancement.
Le banc d’étalonnage VIS-NIR pour la caractérisation du détecteur
Les performances des détecteurs NIR sont nominales sous vide, à des températures cryogéniques. Pour une caractérisation complète dans un environnement sécurisé, notre banc de test a été équipé d’une chambre à vide couplée à un cryostat (températures de 95 K à 160 K).
Le détecteur MAJIS, intégré dans une monture de protection, a ensuite été exposé à un flux lumineux bien étalonné en utilisant un équipement radiométrique (source lumineuse, double monochromateur, sphère intégrante, photodiodes calibrées, etc.). Des logiciels et systèmes de sécurité fiables ont permis l'automatisation du banc et garanti l'intégrité du détecteur.
La campagne de mesures pour le détecteur SM
Les propriétés intrinsèques suivantes du détecteur MAJIS VIS-NIR SM (avec et sans illumination) ont été caractérisées :
- uniformité de la réponse inter-pixel
- linéarité
- efficacité quantique
- niveau de saturation
- diverses propriétés de son électronique.
La figure 2 illustre l’intégration du détecteur pendant la campagne de mesures.
L’analyse complète des performances du détecteur SM, y compris le traitement des données et la publication des résultats, ont été à charge du B.RCLab. Un exemple de traitement de données pour la linéarité est présenté illustré à la Figure 3.
Cette campagne de mesure a permis à l'équipe d'acquérir une expérience certifiée pour la caractérisation des détecteurs matriciels. Elle constitue une valeur ajoutée pour de futures contributions à d'autres projets spatiaux.
Référence
Pereira, N.; Cisneros-Gonzaléz, M.; Bolsée, D.; Van Laeken, L.; Vandaele, A. C.; Gissot, S.; Langevin, Y.; Haffoud, P.; Poulet, F.; MAJIS VIS-NIR channel: performances of the spare model focal plane unit, Proceedings of SPIE Vol 12180, 121803l-1, 2022. https://doi.org/10.1117/12.2642675
