Vidéo 1 - Lancement du satellite Kepler



Mission scientifique de Kepler

Kepler est un satellite lancé par la NASA en 2009, il possède un télescope de type Schmidt avec une ouverture de 95 centimètres et un miroir primaire de 170 centimètres de diamètre. Il parcourt une orbite héliocentrique, ce qui lui permet d'observer une région fixe du ciel sans être interrompu par la Terre. Ce satellite a gardé une direction fixe dans le ciel, entre les constellations du Cygne et de la Lyre. Malgré des défaillances successives, la mission perdure. Ce satellite est très connu pour la détection des exoplanètes, mais sachant qu'il possède un photomètre, on peut faire des analyses d'étoiles.

La mission Kepler a pour but scientifique d'explorer la structure et la diversité des systèmes planétaires. Cette mission s’effectue sur un large échantillon d’étoiles et cela a pour but de déterminer l'abondance des exoplanètes mais aussi d’obtenir la répartition des tailles et formes des orbites de ces planètes. Il est, de plus, possible de mettre en évidence les propriétés des étoiles qui hébergent des systèmes planétaires mais aussi d’autres étoiles se trouvant dans le champ d’observation du satellite.

C’est grâce au transit d’une planète, c’est-à-dire quand celle-ci passe devant son étoile, qu’on peut la détecter. En effet ce transit produit un petit changement périodique dans la luminosité d'une étoile d’environ 1 à 16 heures. Tous les transits produits par la même planète doivent avoir le même changement de luminosité et le même laps de temps.

Une fois détectée, le rayon orbital de la planète peut être calculé à partir de la période (le temps qu'il faut à la planète pour faire une orbite complète autour de l'étoile) et la masse de l'étoile en utilisant la troisième loi de Kepler sur le mouvement planétaire.

La taille de la planète peut être trouvée grâce à la profondeur du transit (dans quel mesure la luminosité baisse) et la taille de l'étoile. A partir du rayon orbital et de la température de l'étoile, la température caractéristique de la planète peut être calculée. La connaissance de la température d'une planète est essentielle pour savoir si oui ou non la planète est habitable.



L'optique du satellite

Le seul instrument à bord de Kepler est un photomètre, c’est un instrument qui mesure des variations de lumière, émise par une source ou renvoyé par un objet. Une lumière est caractérisée par sa composition spectrale, mais aussi l’énergie qu’elle transporte (l’éclairement visuelle global correspond à l’éclat apparent en lux).
Kepler est un satellite possédant un télescope de type Schmidt avec une ouverture de 0,95 mètre et un miroir primaire de 1.4 mètre. Pour un télescope astronomique, le photomètre de Kepler a un très large champ de vision. Il faudrait 30 lunes alignés dans une rangée pour couvrir son champ de vue.

Figure 1 - Représentation du satellite Kepler

Un télescope de type Schmidt possède un miroir sphérique très ouvert et reçois le faisceau lumineux directement. Ce faisceau est renvoyé vers le miroir secondaire qui est convexe et hyperbolique, qui resserre le faisceau et le projette dans l’axe optique, pour former enfin l’image au foyer. Il possède de plus une lame correctrice qui corrige les aberrations sphériques.

Figure 2 - Représentation du télescope de type Schmidt



Champ observé

Kepler observe une seule grande région du ciel, les constellations Cygnus et Lyra. Le champ d'étoiles de la Mission Kepler a été sélectionné sur la base des contraintes suivantes :

- Le champ doit être visible en permanence pendant toute la mission.

- Le champ doit être riche en étoiles semblables à notre soleil car le satellite Kepler a besoin d'observer plus de 100.000 étoiles simultanément.

- Le vaisseau spatial et le photomètre doivent être adaptés à l'intérieur d'un véhicule standard de lancement.

- La taille de l’optique et l’espace nécessaire pour le pare-soleil exigent que le centre du champ de l’étoile soit à plus de 55° au-dessus ou en dessous de la trajectoire du soleil. En effet, le Soleil, la Terre et la Lune font qu’il est impossible d’observer certaines parties de l’espace pendant une année entière. Ainsi Kepler pointe au-dessus du plan de l’écliptique pour éviter tous ces objets brillants.

Figure 3 - Champ du vision du satellite Kepler