PHILEO : PHotochemistry In Low Earth Orbit

EXPERIENCES EN ORBITE TERRESTRE

 


Le rayonnement ultraviolet solaire est le principal moteur de l’évolution chimique dans le système solaire. De nombreux programmes expérimentaux au sol sont consacrés à l'étude de la photochimie de molécules en phases gazeuses, solides ou encore de molécules volatiles condensées à très basse température. Néanmoins, la validité de tels travaux et leur extrapolation aux environnements extraterrestres peuvent être mis en cause tant qu'ils n'ont pas été confrontés à des expériences similaires menées dans l'espace, avec exposition au spectre solaire étendu, tout particulièrement dans le domaine des courtes longueurs d'onde, inférieures à 200 nm, difficilement reproductible en laboratoire. Pourtant, la compréhension de l’évolution chimique dans des environnements astrophysiques contenant de la matière organique et inorganique (comètes, météorites, Mars, Titan, Europe, milieu interstellaire) requiert de telles études.

 


Nous cherchons donc à comparer le comportement photochimique de molécules organiques et inorganiques mesuré en laboratoire, à la « réalité terrain » que ces expériences sont censées représenter : l’exposition directe au rayonnement solaire au cours d’expériences réalisées en orbite terrestre. L’objectif est à terme d’améliorer les expériences en laboratoire, et d’obtenir des mesures quantitatives concernant la photolyse des molécules sélectionnées (produits et sections efficace de photolyse notamment).

 


Entre 2007 et 2016, le LISA a coordonné des expériences à l’extérieur d’une capsule Russe (FOTON- Plateforme BIOPAN) et de la Station Spatiale Internationale (ISS – Plateformes EXPOSE) (Figure 1). Des cellules d’exposition des échantillons en orbite ont été développés spécifiquement pour ces campagnes.

 


Au-delà du rayonnement UV, nous cherchons désormais à combiner l’effet des UV à celui des particules chargées (vent solaire et rayonnement cosmique). Cette étude nécessite des orbites différentes de celle de la Station Spatiale Internationale, qui rendront impossible le retour des échantillons sur Terre. Nous souhaitons donc rendre possible le suivi in situ de l’évolution des échantillons en orbite avec une nano-charge utile embarquée sur un cubesat disposant d’un spectromètre infrarouge (projet IR COASTER). Le LISA contribuera aussi à l’expérience OREOCUBE en cours de préparation par l’ESA (exposition à l’extérieur de l’ISS avec suivi des échantillons par un spectromètre UV).

 

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Figure 1 : La plateforme EXPOSE à l’extérieure de l’ISS, utilisée par le LISA pour une série d’expériences de photochimie en orbite terrestre

 

 

 

Les expériences dans lesquelles le LISA est impliqué, passées ou en préparation, sont listées dans le tableau ci-dessous :

 

EXPERIENCE SUPPORT LANCEMENT DUREE D'EXPOSITION PI
UVolution BIOPAN (capsule FOTON) Septembre 2007 12 jours H. Cottin
PROCESS EXPOSE-E installé sur l'ISS, module européen   Février 2008 – Aout 2009 18 mois  H. Cottin
AMINO EXPOSE-R installé sur l'ISS, module russe Mars 2009 – Mars 2011 24 mois H. Cottin 
PSS EXPOSE-R2 installé sur l'ISS, module russe Juillet 2014 - Mars 2016 16 mois H. Cottin
OREOCUBE ISS 2020-2022 (phase C-ESA) >12 mois A. Elsaesser
IR-COASTER Cubesat >2020 >12 mois H. Cottin

 

 

Ces projets concernent particulièrement l'étude des molécules d'intérêt cométaire (dans le cadre de la préparation à l'interprétation des résultats de la mission ROSETTA), la chimie de Titan (mission Cassini Huygens), ou encore la chimie organique dans l'environnement martien (Curiosity, et projet ExoMars).

 

Contact LISA: Hervé Cottin

 


Financement et date: CNES - ESA - UPEC - 2007 - après 2020

 


Publications de l’équipe

 

- Herve Cottin, Julia Michelle Kotler, Daniela Billi, Charles Cockell, René Demets, Pascale Ehrenfreund, Andreas Elsaesser, Louis d’Hendecourt, Jack JWA Van Loon, Zita Martins, Silvano Onofri, Richard C Quinn, Elke Rabbow, Petra Rettberg, Antonio J Ricco, Klaus Slenzka, , Olivier Poch, Kafila Saiagh, Fabien Stalport, Akihiko Yamagishi, Hajime Yano, Benjamin A Klamm, Space as a tool for astrobiology: review and recommendations for experimentations in Earth orbit and beyond, Space Science Reviews, 209, 83-181, 10.1007/s11214-017-0365-5, 2017

 

- Baratta, G.A., Chaput, D., Herve Cottin, Cascales, L.F., Palumbo, M.E. and Strazzulla, G., Organic samples produced by ion bombardment of ices for the EXPOSE-R2 mission on the International Space Station, Planet. Space Sci., 118, 211-220., 10.1016/j.pss.2015.08.011, 2015

 

- Bertrand, M., Chabin, A., Colas, C., Cadène, M., Chaput, D., Brack, A., Herve Cottin, Westall, F., The AMINO experiment: Exposure of amino acids in the Expose -R experiment on the International Space Science and in laboratory, International Journal of Astrobiology 14, 89-97, 2015