A giant collision is the accepted scenario for the origin of our Moon. This scenario is based on Lunar samples collected during the Apollo missions and on numerous theoretical works and numerical simulations, still ongoing today. The giant impact scenario to explain the origin of the Martian moons, Phobos and Deimos, has been first proposed in 1994, but only studied in detail since a couple of years. Dynamical aspects of the accretion process in a Martian proto-moon disk have shown it is possible to form only two small moons from a debris disk blasted into orbit after a giant collision on Mars. More recent works have studied the physical properties of the debris cloud and how it can evolve toward a flat accretion disk in the equatorial plane of the planet as well as the chemical evolution of the material of this debris cloud. In this seminar, these recent works will be presented and discussed in detail especially with regard to the Martian Moon Exploration mission of the Japanese space agency (JAXA) which aims to bring back to Earth a sample of Phobos material in 2029.

La rotation très rapide des galaxies a conduit à deux célèbres hypothèses pour justifier leur équilibre dynamique : A ) L'existence possible d'une matière noire inconnue et très peu détectable en quantité suffisante et aux endroits idoines. B) Une petite modification appropriée de la loi de Newton. Nous étudierons une troisième hypothèse : l'équilibre des galaxies n'est pas parfait et elles perdent continuellement de petites quantités de leur nuages de gaz s'échappant dans l'espace extérieur, tout comme le vent solaire (plusieurs millions de tonnes par seconde) s'échappe du système solaire. A l'échelle des galaxies les effets relativistes restent infimes, l'étude est donc purement newtonienne, elle conduit à de très nombreuses et très réalistes répartitions de la masse visible assurant l'équilibre dynamique des étoiles mais non celui des nuages de gaz plus éloignés du centre de la galaxie.

Millions of space debris populate the near-Earth environment and create a significant risk to active spacecraft. Research surrounding modeling and observations of large debris objects has seen a growing interest in the last decade and mitigating procedures have been proposed to reduce the amount of debris and even to remove large defunct spacecraft from orbit. However, knowing accurately the spin characteristics of the target satellite is crucial for the success of such a mission. My PhD topic is focused on modeling the accelerations and torques affecting defunct satellites in orbit and on the long-term (years) evolution of their attitude. A coupled orbit-attitude model is developed and applied to the European defunct satellite Envisat, which ESA lost control with in April 2012. The effect of bombardment from hypervelocity impacts with micrometeoroids and small debris is analyzed, as well as the attitude motion due to the eddy-current and gravity-gradient torques.

Les expériences ATLAS et CMS du Grand collisionneur de hadrons LHC au CERN ont annoncé en 2012 la découverte d’une nouvelle particule, à une masse autour de 125 GeV. Il s’agit d’un boson de Higgs. Bien que les observables physiques mesurées jusqu’à présent soient en bon accord avec les prédictions pour le boson de Higgs du Modèle Standard (MS), la preuve reste à faire que ce soit le cas pour l’ensemble des propriétés de cette particule. L’observation d’une déviation par rapport aux prédictions indiquerait au contraire l’existence d’une nouvelle physique au-delà du MS.

Après un bref aperçu du contexte instrumental au LHC, et des techniques d'analyse des données utilisées (notamment, et en partie, via des études de trajectoires), cet exposé se concentrera sur l'état des lieux des études des propriétés du boson de Higgs au LHC et ses implications pour notre compréhension des interactions fondamentales.

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L'étude des petits corps présente un intérêt majeur: mieux comprendre comment le système solaire s'est formé, faire progresser la compréhension de l'émergence de la vie sur terre, déterminer si l'exploitation des ressources hébergées par les astéroïdes est viable, et enfin quantifier la menace qu'ils représentent pour la Terre, et affiner les plans pour éventuellement s'en prémunir. La 1ère exploration d'un petit corps, sous la forme du survol de la comète de Halley par plusieurs sondes en mars 1984, n'a cependant eu lieu que très tardivement dans la séquence des missions qui ont arpenté le système solaire depuis 1961. Inversement, les petits corps sont actuellement la cible d'un grand nombre de missions en cours ou à l'étude, en particulier pour le retour d'échantillons qui y est facilité par l'absence de puits gravitationnel local. L'exposé commencera par une typologie de l'exploration des comètes et les astéroïdes en s'appuyant sur les missions déjà réalisées. Nous mettrons en évidence les spécificités de ces missions et les technologies critiques. Nous aborderons enfin les futures missions en balayant une grande diversité d'objectifs (Science, exploration habitée, exploitation des ressources et défense planétaire).

La bonne gestion de l'éclairage extérieur et la lutte contre la pollution lumineuse sont devenus des enjeux majeurs dont les impacts vont bien au-delà de la seule préservation du ciel étoilé. Les effets négatifs en terme économique, écologique et de santé publique sont nombreux et complexe. Nous ferons le point sur les méthodes de mesure et de modélisation de la pollution lumineuse et exposerons les projets en cours de Réserve de Ciel Étoilé et autres trames sombres.

One of the main challenges today is to find ways to quickly predict the orbits of satellites and of catalogued space debris objects. Numerical integrators are a very accurate tool, but their computational capabilities come with the cost of the processing power that is needed to make them run. In the near future, approximately 200,000 space debris objects will be catalogued, and hence it is needed that they are monitored and their orbits predicted. Analytic and semi-analytic perturbation methods come to ease the computational burden when it comes to orbit prediction, trading the accuracy for speed, and the outcome is still satisfactory. I will present two such perturbation methods: The generalized intermediaries (or meta-intermediaries) are integrable approximations of the gravitational potential, and most of them are developed in order to mitigate the effects of the second zonal harmonic term (having J2 as coefficient), that is the most significant gravitational perturbation for LEO. A meta-intermediary is a generic expression that contains all the classic radial and zonal intermediaries (e.g. Cid-Lahulla's, Deprit's, Garfinkel's, Sterne's), including Brouwer's. Without restraining the generality, contact transformations may be derived in the general case, making these potentials fit for realistic orbit approximation. The hamiltonization is a term coined by A. Kamel eight decade of the last century, and surprisingly left aside since then. It refers to transforming a non-conservative system (modeled by its phase space) into a conservative one, by adding up a number of dimensions. A modified form of the hamiltonization is proposed, that is applied in order to offer a coherent perturbation approach to dissipative systems (in general) and to the motion of satellites under the influence of atmospheric drag (in particular). This concept comes together with the Lie-Deprit perturbation method, and the advantage is that, in the final form, the new variables vanish, leaving a contact transformation that depends only on the original set of variables (although it was built in the extended phase space). The two methods described above could be useful in finding appropriate integrable approximations for general problems that involve perturbed integrable systems, and it particular to extending the semi-analytic satellite theory to the cases of atmospheric drag and solar radiation pressure, two non-conservative perturbations that could not be approached with classical methods.

Le satellite PicSat s’est envolé de Madras le 12 Janvier 2018. Il a fonctionné pendant 10 semaines, avant de s’éteindre subitement le 20 Mars. Au cours de cette présentation, je parlerai de la genèse de ce projet, et de la façon dont on a voulu accomplir ce pari un peu fou : monter une mission spatiale d’observation de la planète beta pictoris b en seulement 3 ans. Un certain nombre de choix technologiques ont du être faits. Le choix de l’orbite, entre autres, s’est posé. Mais nous avons du aussi nous interroger sur un certain nombre de problématiques : flux de données, variations de température, précision de la photométrie, etc... Enfin, je reviendrai sur les 10 semaines de fonctionnement du satellite. J'aborderai les leçons à tirer de ce projet, de ses réussites et de ses échecs.

Near-Earth asteroids are becoming extensively studied by spacecraft for reasons of their accessibility and the diversity of their compositions and scientific rewards. Here we will trace the history of near-Earth asteroid missions, most notably the Japanese Hayabusa mission, and continue to the objectives of NASA's OSIRIS-REx sample return mission. MIT's REXIS X-ray spectrometer, built by students, will be highlighted. Future opportunities include the 2029 April 13 Earth encounter (0.1 Lunar Distances) by asteroid Apophis, that may allow the seismic investigation of the interior of a potentially hazardous asteroid.

The awareness of the risk of uncontrolled accumulation of man-made objects in orbit around the Earth became significant in the late 70s. In 1978 Donald J. Kessler tackled for the first time the problem of the collision be- tween orbiting objects. Nowadays there is international consensus that space activities must be managed to minimise debris generation and risk. This consensus is embodied in space debris mitigation guidelines published by various organisations such as the Inter-Agency Space Debris Coordination Committee and the United Nations. These led to a voluntary international standard for debris mitigation and several standards and technical reports. The general aim of space debris mitigation is to reduce the growth of space debris by ensuring that space systems are designed, operated, and disposed of in a manner that prevents them from generating debris throughout their orbital lifetime. Two options are available at EoL: re-entering the spacecraft in Earth’s atmosphere (with limited threats to people and properties) or changing the spacecraft orbit to avoid the long-term interaction with protected regions (known as graveyard orbit option). This talk is focused on the design of EoL maneuvers that, by exploiting the resonances associated with zonal harmonics and luni-solar perturbations, allows for the long-term reentry of spacecraft with minimum propellant. The problem is set-up as a multi-objective optimisation problem solved by means of a particle swarm optimiser. Test cases includes both spacecraft in HEO and MEO. An in-depth analysis of the results is carried out to understand the conditions leading to a re-entry. For this aim a new way of representing the disposal solutions is introduced: the disposal map. This is a 2D plot in which the time evolution of all the relevant orbital parameters is plotted and that allows one to identify the conditions that enables the eccentricity build-up.