Le spectromètre VIHI

VIHI : objectifs scientifiques

VIHI (Visual and Infrared Hyper-spectral Imager) est un spectromètre imageur de moyenne résolution spectrale et spatiale. VIHI fera de l’imagerie spectrale (400-2000nm) de la surface de Mercure. L’objectif est de faire la cartographie minéralogique complète de la planète avec une résolution spatiale <500m et une résolution spectrale <10nm.

Les objectifs scientifiques de VIHI :

• Cartographie minéralogique globale de la surface avec une bonne résolution spectrale (Λ/ΔΛ<10nm) et une très grande résolution spatiale (<500m)
• Cartographie plus détaillée de régions sélectionnées de la surface (10%) avec une résolution spatiale de 100m.
• Analyse minéralogique des différents terrains de Mercure avec un S/B>100
• Identification de nouveaux minéraux et détermination des abondances des espèces minéralogiques avec une précision de 10%

Ces informations aideront ainsi à comprendre les processus de différentiation et de chauffage qui ont concouru à la formation de la planète Mercure ainsi que la maturation des surfaces (vieillissement dû à l’environnement très dur de Mercure).

VIHI est l’une des trois voies de l’instrument SIMBIO-SYS dont le PI est Gabriele Cremonese (Observatoire de Padoue). SIMBIO-SYS est un système intégré et homogène incluant donc le spectromètre VIHI et deux caméras, et dédié à l’étude de la surface de Mercure.

La suite d’instruments SIMBIO-SYS :

High Resolution Imaging Channel (HRIC), STereo Channel (STC), Visible Infrared Hyperspectral Imager (VIHI)
(cliquer sur l’image pour l’agrandir)

VIHI est un spectromètre imageur travaillant dans le visible et le proche infrarouge. Sa résolution spectrale est moyenne et il a une fonction d’imagerie. Son design optique est classique : le spectromètre est à réseau travaillant en incidence Littrow. Le télescope et l’optique du spectromètre sont basés sur des miroirs avec correcteurs dioptriques.

Le champ de vue de l’instrument est tel qu’une couverture globale de Mercure sera obtenue durant la phase des 6 premiers mois de la mission BepiColombo, avec une résolution au sol variant en fonction de l’altitude de la sonde (100 à 375m).

L’intervalle spectral a été choisi en fonction des objectifs scientifiques, mais aussi en tenant compte des nécessaires compromis avec les contraintes techniques. Dans ces longueurs d’onde, il y a un fort intérêt scientifique dû à la présence des bandes caractéristiques des silicates, oxydes de fer, sulfures, etc.…

Le détecteur sera un APS hybridé avec du HgCdTe.

Le LESIA a une bonne compétence dans ce type de détecteur, principalement pour l’infrarouge. Il va à la fois utiliser ses compétences et matériels acquis dans le domaine infrarouge et aussi les étendre au visible en participant, à part égale avec Leonardo (industriel italien qui sera le maître d’œuvre de l’ensemble de SYMBIOS-SYS), à la définition, à l’achat et aux tests de ce détecteur. Le LESIA a aussi la responsabilité de la carte électronique de proximité. Cette carte a pour rôle le pilotage du détecteur et des différents périphériques de l’instrument (obturateur, lampes de calibration, module Peltier) ainsi que le transfert des télécommandes et de la télémétrie entre l’instrument et la sonde.

Caractéristiques de VIHI

• Optique : Télescope de Schmidt, spectromètre classique à réseau
• Détecteur : technologie HgCdTe
• Résolution spectrale : 6,25nm
• Intervalle spectral : 400-2000 nm
• Largeur de la fauchée : 3,7° (64 mrad)
• IFOV : 50 arcsec (0.25 mrad)
• Résolution spatiale : 100m (periherm) - 375m (apoherm)
• S/B : >100

Contribution du LESIA à VIHI

Le LESIA fait partie d’un consortium Italo-français (PI : G. Cremonese, Padoue) collaborant dans la suite d’instruments SIMBIO-SYS. Alain Doressoundiram au LESIA en est un des Co-PI, responsable de la contribution du LESIA à l’instrument SIMBIO-SYS.

Le LESIA a la responsabilité de la livraison du plan focal du spectromètre VIHI, et plus précisément :

• Participation à l’établissement du Cahier des Charges détecteurs
• Participation à la sélection du détecteur et du fabricant
• Achat et caractérisation des modèles de développement
• Sélection et étalonnage des modèles de vol
• Conception et réalisation de la carte de proximité dans son boitier mécanique