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System-on-Chip Millimeter-wave Radiometers for Space-based Detection of Solar Flares

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Des radiomètres haute définition pour les éruptions solaires

Les éruptions solaires sont de gigantesques explosions radioactives. Elles peuvent influencer l’atmosphère et les systèmes de communication, de navigation ou électriques. Un nouveau radiomètre à micro-ondes miniature utilisé sur une plateforme spatiale devrait permettre aux astronomes de mieux comprendre l’un des phénomènes les plus violents du système solaire.

Recherche fondamentale

Les télescopes terrestres utilisés pour l’observation de ces éruptions solaires peuvent les prévoir afin de mieux en pallier les conséquences. Toutefois, pour comprendre le Soleil à toutes les échelles spatiales et compléter les recherches terrestres, des sondes plus sensibles s’avèrent nécessaires, notamment pour les longueurs d'onde submillimétriques. Bien que l’intégration des radiomètres à une puce de silicium soit à l’étude depuis 2008, la réalisation de tels dispositifs dans la bande Ka pour l'observation du rayonnement solaire est sans précédent. Les missions des micro-, nano- et pico-satellites moins coûteuses améliorent considérablement la compréhension quantitative de l’activité solaire à l'échelle des micro-ondes. Grâce au projet FLARES (System-on-chip millimeter-wave radiometers for space-based detection of solar flares) financé par l’UE, les chercheurs ont réussi à mettre au point des radiomètres spatiaux capables de mesurer les très faibles radiations micro-ondes. Montés sur une puce de silicium, les nouveaux récepteurs détectent efficacement les éruptions solaires jusqu’à 100 fois moins intenses que celles relevées par les technologies les plus avancées. La portion d’onde millimétrique de la bande Ka est étroitement liée à de nombreux événements déclenchés par des éruptions, et notamment la corrélation entre les émissions de rayons gamma et les éruptions à 37 GHz. Les radiomètres spatiaux du projet FLARES autorisent des réductions considérables en termes de poids, de taille et de consommation d'énergie. Tous ces facteurs sont particulièrement importants pour les études spatiales et surtout pour les missions des micro-, nano ou pico-satellites en orbite basse autour de la Terre. Les circuits de calibration, la stabilisation thermique et les convertisseurs de signal analogique/numérique ont été intégrés au récepteur. Le radiomètre à micro-ondes, qui permet aussi de détecter les éruptions solaires dans d’autres bandes de fréquences, constitue une véritable amélioration pour l'observation des éruptions solaires, par rapport aux instruments terrestres de pointe. Il offre une bonne base pour le développement des observations solaires 1D et 2D combinées à des réseaux plan-focal des radiomètres sur puce.

Mots‑clés

Radiomètre, éruption solaire, micro-ondes, FLARES, puce-système

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