L'objectif de l'instrument hétérodyne MAMBO (Mars Atmosphere Microwave Brightness Observer) est d'étudier et de cartographier l'atmosphère et la surface de la planète Mars, à partir d'observations radiométriques dans le domaine submillimétrique, couvrant la bande de fréquence 320-350 GHz. Prévu initialement pour être embarqué sur la mission Mars Premier Orbiter du CNES en 2007, la définition de l'instrument ainsi que les caractéristiques de la tête de réception hétérodyne sont présentées en première partie.<br />Le thème principal de la thèse concerne l'étude et la réalisation d'un mélangeur subharmonique à diodes Schottky planaires, constitutif de la tête de réception hétérodyne de l'instrument. Un modèle numérique du mélangeur a été conçu en couplant des simulations électromagnétiques tridimensionnelles et des simulations de circuits non-linéaires. Cette méthode de simulation a permis d'optimiser les structures guidantes et le circuit du mélangeur pour élargir au maximum la bande de fréquence instantanée, et réduire la puissance d'Oscillateur Local (OL) nécessaire au fonctionnement optimal de la paire de diodes. Les performances mesurées du prototype réalisé sont en accord étroit avec les résultats de simulations, avec une sensibilité à l'état-de-l'art dans une bande de fonctionnement entre 300 et 360 GHz, et une puissance d'OL comprise entre 2,5 mW et 4 mW.<br />La dernière partie de la thèse est consacrée à l'étude des propriétés diélectriques de plusieurs échantillons de minéraux, roches et sables dans le domaine millimétrique (jusqu'à 170 GHz), dans le cadre scientifique de la cartographie de la surface de Mars par l'instrument MAMBO. Des mesures de la permittivité de ces matériaux par analyse vectorielle, et des mesures radiométriques faites en collaboration avec l'IAP (Institut de Physique Appliquée) de Berne (Suisse) sont présentées. L'objectif est de mettre en avant les différences d'émissivité des roches carbonatées par rapport à des roches riches en silicates.<br />Ce travail de thèse est également préparatoire aux futurs instruments radiométriques embarqués, pour l'observation de la terre aux longueurs d'onde submillimétriques. Dans cette perspective, le développement de récepteurs hétérodynes intégrant dans une même mécanique plusieurs éléments de mélange et de multiplication en fréquence permettra des avancées technologiques dans le domaine de l'imagerie Terahertz.

L'étalonnage des instruments dédiés à l'observation de la Terre et du Cosmos est l'une des clefs d'un retour scientifique maximal de ces missions. <br> La première partie de cette thèse est consacrée à la préparation des outils et méthodes d'étalonnage du spectromètre submillimétrique HIFI embarqué à bord du satellite Herschel en 2007. Le premier aspect traite de l'étalonnage des données et de leur conversion en une échelle scientifique. Nous recensons dans un premier temps les besoins de l'étalonnage en vol et identifions les étalons primaires et secondaires. Nous établissons alors une liste de candidats potentiels, complétée par une campagne d'observations préparatoires au sol. Un schéma d'étalonnage interne fondé sur deux charges embarquées est étudié et nous présentons un premier bilan d'erreur. Nous montrons que cette approche n'est a priori pas adaptée aux conditions spatiales et donnons les premiers éléments d'une technique plus adéquate. Le second aspect s'intéresse à l'étalonnage de l'instrument proprement dit. Nous analysons les besoins de la campagne de mesures en laboratoire du premier prototype de HIFI, et proposons un système original afin d'étalonner divers paramètres au sol. Nous montrons également l'importance d'une modélisation instrumentale et présentons une description des systèmes d'ondes stationnaires susceptibles d'affecter les données de HIFI. <br> La seconde partie de cette thèse est dédiée à l'étude de coeurs denses galactiques détectés dans l'infrarouge moyen par le satellite ISO. Nous montrons que ces objets appartiennent à une population nouvelle de condensations massives (M > 1000 Masses solaires) et froides (8 < T < 25 K) associées à des nuages moléculaires géants. L'analyse indique des extinctions dans le visible supérieures à 50, et suggère que des phénomènes de collage sur les grain affectent la plupart des espèces moléculaires. Nous montrons que ces objets sont probablement fragementés, et qu'ils sont susceptibles, ou ont déjà initié la formation d'étoiles massives en leur sein.

Cette these a pour objet d'une part l'analyse du releve profond FIRBACK effectue par l'INFRARED SPACE OBSERVATORY dans l'infrarouge lointain (λ=170 µm), qui a pour but d'etudier les galaxies contribuant au fond extragalactique infrarouge, et d'autre part la modelisation de l'evolution des galaxies dans le domaine spectral s'etendant de l'infrarouge moyen au submillimetrique. <br /><br />Le releve FIRBACK est constitue de 3 champs (deux boreaux et un austral) a haute latitude Galactique et de faible emission d'avant-plan, couvrant une surface totale de 3. 89 degre carres.<br /><br />J'expose tout d'abord les techniques de reduction, de traitement et d'etalonnage des donnees cosmologiques ISOPHOT. En particulier, je montre qu'en ayant determine le lobe de l'instrument, l'emission etendue est en accord entre PHOT et DIRBE. Les cartes finales sont construites, et le releve est limite par la confusion σc=45 mJy. <br /><br />Je presente ensuite les techniques d'extraction des sources et de simulation pour la photometrie, qui permettent de construire le catalogue final de 106 sources, de flux compris entre 180 mJy (4σc ) et 2.4 Jy. Le catalogue complementaire regroupe 90 sources de flux compris entre 135 et 200 mJy. Les comptages de galaxies presentent un fort exces par rapport aux modeles sans et avec evolution, et aux observations locales : ils ne sont compatibles qu'avec des scerarii de forte evolution. Les sources representent 4% du fond extragalactique a 170 µm. Les quelques identifications a d'autres longueurs d'onde (en particulier dans le domaine visible et submillimetrique) suggerent que les sources FIRBACK sont des galaxies tres lumineuses dont la majorite est locale, mais dont une fraction non negligeable se situe a des redshifts superieurs a 1.<br /> <br />Dans le but de comprendre la nature des sources FIRBACK et d'apporter <br />des contraintes sur l'evolution des galaxies infrarouges, j'ai developpe un modele phenomenologique d'evolution. En utilisant la fonction de luminosite locale observee et une famille de spectres de galaxies starburst, il est possible de contraindre l'evolution de la fonction de luminosite en ajustant toutes les donnees existantes : comptages profonds a 15, 170 et 850 µm et spectre du fond extragalactique. Je montre ainsi que l' evolution des galaxies dans le domaine couvrant l'infrarouge moyen au submillimetrique est dominee par une population de galaxies infrarouges ultra-lumineuses, dont le pic se situe a L=2.0*10^11 Luminosites solaires. Les distributions en redshift sont en accord avec les observations. Le modele permet de faire des predictions pour les futures observations spatiales de SIRTF (Spitzer), Planck et FIRST (Herschel).