INTRODUCTION
Une famille de 4 instruments de laboratoire pour l’obtention des propriétés de diffusion lumineuse par des particules solides est disponible à partir du concept de gonio-photopolarimètre PROGRA2 (« PRopriétés Optiques des GRains Astronomiques et Atmosphériques »). Ces instruments sont :
– PROGRA2-VIS (domaine visible, l entre 450 et 650 nm),
– PROGRA2-IR (domaine infra rouge, l entre 900 nm et 1,5 µm),
– PROGRA2-SURF (particules déposées en surface, entre 450 et 650 nm),
– PROGRA2-AERO (particules liquide et solides submicroniques en suspension, l=650 nm).
PROGRA2-SURF est implanté au LATMOS (Guyancourt) et PROGRA2-AERO à l’Université d’Auvergne (Montluçon).
DESCRIPTION / PRINCIPE / REALISATION / PERFORMANCES
Les mesures avec PROGRA2-VIS et PROGRA2-IR, pour les grosses particules ou agrégats de diamètres supérieurs à environ 20 microns, sont conduites en impesanteur à bord d’avions dédiés aux vols paraboliques (A310 ZéroG), lors campagnes organisées par NOVESPACE pour le CNES et l’ESA. 93 paraboles de 22 secondes chacune sont réalisées durant une campagne de mesures de trois jours. L’impesanteur permet d’obtenir une répartition aléatoire des grains irréguliers sans orientation particulière, ce qui permet d’accéder sans biais possible à la réponse optique globale d’un nuage de particules. Environ 20 points de mesures sont nécessaires pour obtenir une fonction de diffusion complète. Fin 2016 PROGRA2 totalise 55 campagnes de mesures en impesanteur, soit près de 5000 paraboles.
Des mesures sont aussi conduites au sol en laboratoire pour les petites particules à faible densité. La lévitation est alors obtenue par simple injection d’azote dans l’enceinte contenant les échantillons (« soufflette »). Actuellement, plus de 3/4 des échantillons sont étudiés avec cette technique sol. Afin de bien documenter l’évolution des propriétés optiques avec la taille des particules, les mêmes natures d’échantillons peuvent être étudiées en impesanteur et au sol selon la taille des grains individuels.
La polarisation de ces échantillons déposés en surface est effectuée avec l’instrument PROGRA2-SURF (SURF signifiant SURFace) dans le même domaine spectral.
Ces 3 instruments utilisent des caméras comme détecteurs. Par contre PROGRA2-AERO utilise des photodiodes.
HISTORIQUE / UTILISATION (2011-2016)
Le concept PROGRA2 existe depuis 1994. Les campagnes sont organisées par le CNES ou l’ESA. Durant la période 2011 – fin 2016, PROGRA2-VIS et PROGRA2-IR ont participé à 10 campagnes de vols paraboliques à bord de l’A300 ZéroG. Des jouvences instrumentales majeures sur la source lumineuse et sur les détecteurs ont été menés durant cette période.
EVOLUTION
PROGRA2 devrait continuer à effectuer en moyenne deux campagnes par an, notamment dans le cadre de travaux préparatoires du projet ICAPS (Interactions in Cosmic and Atmospheric Particle Systems) de l’ESA qui devrait voler à bord d’une fusée balistique dans les prochaines années.