Three dimensional radio tomography reconstruction of a comet nucleus interior (CONSERT Experiment- Rosetta Space Mission)

Génération et inversion de données de propagation d'ondes radio à travers un noyau comètaire (Experience CONSERT - Mission Spatiale ROSETTA)

Mehdi Benna (1)

1 DTP - Dynamique terrestre et planétaire

This thesis presents the direct and inverse simulations made in the framework of the Consert experiment (Comet Nucleus Sounding Experiment using Radio wave Transmission). This experiment is part of the scientic package of the Rosetta space mission. We modeled the propagation of electromagnetic waves through a comet nucleus model in a two dimensional setting using a Ray Tracing technique (RTM). This algorithm was validated with respect to the Pseudo-Spectral Time Domain (PSTD) method and was extended to the three dimensional case. We emulated as closely as possible the true Consert data to achieve a complete instrument simulator. For the inverse problem, we used a Tikhonov-like inverse RTM method based on weak permittivity assumptions. We demonstrated that the tomographical problem is an ill-posed non-linear problem. Reconstruction results showed the importance of the a priori information to enhance the quality of the imaging.

Ce memoire presente les modelisations directe et inverse entreprisent dans le cadre de la preparation de l'exploitation scientique de l'experience Consert de la mission spatiale Rosetta. Nous nous sommes interesses a la modelisation de la propagation d'ondes radio dans le cas simplifie d'un noyau cometaire a geometrie bidimentionnelle. A cette fin, une technique de trace de rayons (Ray Tracing Method, RTM) a ete developpee et validee par comparaison avec les resultats d'une methode spectrale (Pseudo Spectral Time Domain, PSTD). Cette technique a ete ensuite etendue au cas plus complexe d'une geometrie tridimentionnelle, aboutissant a la realisation d'un simulateur pour l'instrument Consert. Le probleme inverse a ete aborde dans le cas d'une geometrie bidimentionnelle a faibles perturbations de permittivite en utilisant la methode de regularisation de Tikhonov. Son etude a montre son caractere mal pose et fortement non lineaire, ainsi que le role important des informations a priori lors de la reconstruction d'image.

Mots clés: Radiowave propagation; tomography; Ray tracing technique; Spectral methods; Invers problems; Comets

Mots clés: Propagation d'ondes radioelectriques; Radiotomographie; Technique de trace des rayons; Methodes spectales; Problemes inverses mal poses; noyaux cometaires

Domaines: Traitement du signal et de l'image [eess.SP]; Astrophysique [astro-ph]; Autre

Mehdi Benna. Génération et inversion de données de propagation d'ondes radio à travers un noyau comètaire (Experience CONSERT - Mission Spatiale ROSETTA). Traitement du signal et de l'image [eess.SP]. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2002. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00007990⟩