From Time Transfer functions to a model for relativistic astrometry in the Gaia era
Des fonctions de Transfert Temps à un modèle pour l'astrométrie relativiste à l'époque de Gaia
Résumé
Modern space projects currently under development, such as BepiColombo for the exploration of Mercury or Gaia for space astrometry, have the goal of getting high precision data about their main targets. It is then necessary to conceive several independant relativistic models to perform data analysis ensuring the appropriate treatment of all effects important at the required level of accuracy. The first part of this thesis is dedicated to the study of light propagation. We use the Time Transfer Functions (TTF) formalism to characterize the influence of gravitational light deflection on the Ranging, Doppler and astrometric observables for applications to these future projects. We obtain these observables as integrals depending on the metric tensor and its derivates only. This very general form is particularly adapted to numerical computation and to test of alternative theories of gravity. We also propose several analytical applications of our results up to the 2PM order. In the second part of this thesis, we focus on high precision astrometry in the context of the Gaia mission, scheduled for launch in late 2013. We use an original procedure to get an analytical comparison of our light propagation model with the two approaches developed for Gaia, namely GREM and RAMOD. Following this validation, we use the TTF and the Gaia tetrad developed for RAMOD to simulate a series of astrometric observations within the GSR software. The study is finally completed by the reconstruction of a celestial sphere using 5 years of observations simulated with our model. These applications to astrometry are the result of a French-Italian collaboration between the SYRTE and OATO.
Actuellement, les projets spatiaux en cours de développement, tel que BepiColombo pour l'exploration de Mercure ou Gaia pour l'astrométrie spatiale, ont pour objectif d'obtenir des données de très haute précision sur leur objet d'Etude. Il est donc indispensable de construire plusieurs modèles relativistes indépendantes d'analyse de données afin d'assurer une correcte prise en compte des effets remarquables à ce niveau de précision. La première partie de ce manuscrit est dédiée à l'Etude de la propagation de la lumière, par le biais du formalisme des Fonctions de Transfert Temps (TTF), afin de caractériser les effets de courbure de rayons lumineux sur les observables Ranging, Doppler et astrométriques de ces futurs projets. Nous obtenons ainsi ces observables sous la forme d'intégrales, ne dépendant que du tenseur métrique et de ses dérivées. Cette forme très générale est particulièrement adaptée pour le calcul numérique et les tests des théories de la gravitation. Des applications analytiques sont aussi données jusqu'à l'ordre 2PM. Dans la seconde partie de ce travail, nous focalisons notre étude sur l'astrométrie de haute précision dans le contexte de la future mission Gaia qui sera lancée fin 2013. Nous confrontons donc notre modèle de propagation de la lumière avec les deux approches adaptées pour Gaia, à savoir les modèles GREM et RAMOD, par une procédure originale. Suite à cette validation analytique, nous utilisons la TTF avec la tétrade Gaia de RAMOD afin de simuler une série d'observations astrométriques dans le software GSR. Le travail est complété par la reconstruction d'une sphère céleste à partir de 5 ans d'observations simulées avec notre modèle.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
|---|
Loading...