icaps

L'expérience ICAPS et les mesures de diffusion lumineuse

ICAPS (Interactions in Cosmic and Atmospheric Particle Systems) est un programme scientifique international de mesures en pesanteur réduite. Ce projet de physique fondamentale de l'ESA (actuellement en phase B) devrait être opérationnel à bord de la station spatiale à partir de 2008. L'instrument précurseur I2SP (Impact Icaps Science Precursor) fonctionnera dès 2006.

Mesures de diffusion lumineuse, objectifs scientifiques

Exemple d'objectif : déduire des fonctions de phase en polarisation dans les comètes et de leur variation en longueur d’onde les propriétés des agrégats diffusant la lumière

Les mesures de diffusion lumineuse avec ICAPS permettent le suivi temporel de la brillance et de la polarisation de la lumière diffusée par des particules solides, agrégats et régolites. Ces mesures nécessitent des conditions de pesanteur réduite pour éviter la sédimentation des particules ; elles doivent être de longue durée pour permettre la formation progressive de divers analogues structurels d'agrégats naturels et de régolites. On peut ainsi :

• Déduire sans ambiguïté les propriétés physiques (morphologie, distribution en taille, porosité…) de milieux naturels (aérosols atmosphériques, poussières cométaires, régolites, nuage interplanétaire, disques circumstellaires…), uniquement approchées par des observations de la lumière solaire ou stellaire qu'ils diffusent.
• Valider des codes de diffusion lumineuse pour des agrégats irréguliers de particules solides et des régolites, en explorant en particulier la région de rétrodiffusion.

Unité de diffusion lumineuse, concept instrumental

L'expérience s'appuie sur les mesures de diffusion lumineuse effectuées au sol et lors de multiples campagnes de vols paraboliques par PROGRA2 , ainsi que sur l'héritage technique de l'expérience de diffusion lumineuse (réalisée au Service d'Aéronomie) pour l'instrument en fusée-sonde CODAG-SRE.

L'instrument (en cours d'étude au Service d'Aéronomie et à l’ULB) est inséré sur un anneau équatorial entourant les chambres à basse pression dans lesquelles les processus d'agglomération interviennent. Au travers d'environ 25 fenêtres optiques (correspondant à des angles de phase allant du voisinage de la rétro-diffusion à 170°), il permet la détermination simultanée des courbes de phase en brillance et en polarisation à trois longueurs d’onde (du bleu au proche infrarouge), ainsi que celle de paramètres de Stokes permettant de cerner les interactions entre les grains constitutifs d'un agrégat et les problèmes de diffusion multiple.

Schéma de principe de l'unité de diffusion lumineuse avec ses analyseurs montés sur un anneau autour de la chambre d'agglomération

Références

A.C. Levasseur-Regourd, M. Cabane, V. Haudebourg, J.C. Worms, Light scattering experiments under microgravity conditions, Earth, Moon, Planets, 80, 343-368, 1998
A.C. Levasseur-Regourd, M. Cabane, E. Chassefière, V. Haudebourg, J.C. Worms, The CODAG Light Scattering Experiment for light scattering measurements by dust particles and their aggregates, Adv. Space Res., 23, 7, p. 1271-1277, 1999
J.C. Worms, J.B. Renard, E. Hadamcik, A.C. Levasseur-Regourd, J.F. Gayet, Results of the PROGRA2 experiment: an experimental study in microgravity of scattered polarised light by dust particles with large size parameter, Icarus, 142, 1, p. 281-297, 1999
J.C. Worms, J.B. Renard, E. Hadamcik, N. Brun-Huret, A.C. Levasseur-Regourd, The PROGRA2 light scattering instrument, Planet. Space Sci., 48, 493-505, 2000
E. Hadamcik, J.B. Renard, J.C. Worms, A.C. Levasseur-Regourd, M. Masson, Polarization of light scattered by fluffy particles (PROGRA2 experiment), Icarus, 155, 497-508, 2002
E. Hadamcik, J.B. Renard, A.C. Levasseur-Regourd, J.C. Worms, Polarimetric study of levitating dust aggregates with the PROGRA2 experiment, Plan. Space Sci., 50, 895-901, 2002
A.C. Levasseur-Regourd, E. Hadamcik, Light scattering by irregular dust particles in the solar system: observations and interpretation by laboratory measurements, J. Quant. Spectros. Radiat. Transfer, 79-80, 903-910, 2003
E. Hadamcik, J.B. Renard, A.C. Levasseur-Regourd, J.C. Worms, Relevance of laboratory light scattering measurements on natural particles with the PROGRA2 experiment, J. Quant. Spectros. Radiat. Transfer, 79-80, 679-693, 2003
A.C. Levasseur-Regourd, Cosmic dust physical properties and the ICAPS facility on board the ISS, Adv. Space Res., 31/12, 2599-2606, 2003

Liens utiles
ICAPS
ICAPS CRT-5
ESA ICAPS
PROGRA2
Novespace

Service d'aéronomie: 23/06/2004

Webmaster