Séminaires

Wavefront architecture of the ELT

The ELT Wavefront Control manages the 5 mirrors of the telescope in position and shape and delivers at the interface with the instruments a beam quality compatible with diffraction-limited performance after correction by post-focal AO systems. This is obtained if the spectral distribution of aberrations in the temporal and spatial domains lies within the dynamics of M4, the deformable mirror of the telescope. In this talk, I will present some properties of the ELT aperture, discuss the main components of telescope dynamic disturbances whose spectral distribution exceeds the envelope of the free atmosphere, and describe the elements of the telescope control strategy.

Lucie Leboulleux chercheuse à l’IPAG présentera ses travaux sur “Les imageurs aux contraste robustes aux erreurs de segmentation et de vent faible”. Voici un résumé de sa présentation :

L’imagerie et la caractérisation des exoplanètes de type terrestre dépendent d’instruments capables d’accéder à des objets dont le contraste avec leur étoile hôte est de l’ordre de 10^(-10) à 10^(-8), à de courtes séparations angulaires (<0,1”). Cependant, de tels instruments sont complexes à concevoir, extrêmement sensibles aux aberrations et aux instabilités optiques, et tendent à être installés sur des télescopes géants avec un miroir segmenté qui augmente le nombre de sources possibles d’instabilités : l’Extremely Large Telescope (39m et 798 segments), le Thirty Meter Telescope (30m, 492 segments), le Giant Magellan Telescope (24m, 7 segments), éventuellement le télescope spatial Habitable World Observatory (ex-UVOIR) (6m)… Parmi d’autres sources d’erreurs, leurs instruments coronagraphiques seront impactés par les erreurs de mise en phase des segments : sur LUVOIR, par exemple, un contraste de 10^(-10) implique des contraintes de mise en phase jusqu’à 10pm RMS, ce qui n’est actuellement pas accessible et maintenu. Au cours de ce séminaire, je développe une approche innovante de cette problématique, en racontant l’histoire de PASTIS (Pair-based Analytical model for Segmented Telescopes Imaging from Space), un modèle analytique d’abord inventé pour caractériser les instruments coronographiques et fixer des contraintes sur l’alignement des segments de télescope, puis utilisé pour concevoir directement des instruments robustes aux erreurs de mise en phase des segments. Cette approche est également étendue à deux autres types d’aberrations attendues sur les prochains télescopes terrestres : les effets de pétale des systèmes d’optique post-adaptative et l’effet de vent faible, les derniers limitant déjà les performances des télescopes VLT/SPHERE et Subaru en matière de contraste élevé.

Julien Lozi ingénieur de recherche au Subaru présentera les derniers changements du système d’optique adaptative du télescope Subaru. Voici un résumé de sa présentation:

Après presque deux décennies de fonctionnement sur le ciel, l’optique adaptative AO188 du télescope Subaru subit plusieurs améliorations majeures pour devenir l’AO extrême AO3000 (3000 actionneurs dans la pupille contre 188 auparavant). AO3000 fournira des images à haute résolution pour plusieurs instruments du visible à l’infrarouge moyen, notamment la caméra et le spectrographe infrarouge (IRCS) et l’optique adaptative extrême du coronographe de Subaru (SCExAO). Pour cette mise à jour, le miroir déformable (DM) original de 188 éléments sera remplacé par le DM 64×64 d’ALPAO. L’analyseur de front d’onde visible sera également modifié dans un futur proche, mais en attendant, nous ajoutons un analyseur de front d’onde dans le proche infrarouge (NIR WFS), utilisant soit un mode pyramide à double prisme, soit un mode WFS plan focal. Ce nouveau senseur de front d’onde utilisera pour la première fois la caméra C-RED ONE de First Light, permettant un contrôle total du 64×64 DM jusqu’à 1,6 kHz. L’un des défis est l’utilisation d’une lecture non destructive et d’un rolling shutter avec la pyramide modulée. Cette mise à jour sera particulièrement intéressante pour le SCExAO, puisque la boucle d’extrême OA se concentrera davantage sur la création de zones sombres à fort contraste que sur la correction de grands résidus atmosphériques. Ce sera la première fois que deux boucles d’extrême OA seront combinées sur le même télescope. Enfin, la configuration AO3000+SCExAO+IRCS servira de démonstrateur parfait pour l’imageur de systèmes planétaires du télescope de trente mètres (TMT-PSI). Nous présenterons ici la conception, l’intégration et les tests de AO3000, et nous montrerons les premiers résultats sur le ciel.

Maxime Quesnel doctorant présentera ses travaux sur : A Simulator-based Autoencoder for Focal Plane Wavefront Sensing.

Laurie Paillier ingénieure de recherche à l’ONERA présentera ses travaux sur les communications optiques sol-satellite. Voici un résumé de sa présentation :

L’augmentation de la résolution d’imagerie des satellites d’observation de la Terre et l’avènement d’un Internet mondialisé basé dans l’espace exigent actuellement des transmissions de données à très haut débit entre l’espace et le sol. Avec la promesse de fournir des dizaines de Gbps par canal, les liaisons optiques peuvent devenir une technologie de rupture majeure, en supposant que les atouts technologiques développés pour les réseaux à fibres optiques puissent être exploités. En particulier, les techniques de modulation de phase ont démontré leur grande efficacité pour les réseaux fibrés. L’objectif de ce travail était d’étudier la faisabilité de leur transposition au cas des liaisons optiques satellite-sol, en tenant compte de leurs spécificités : bruit de phase laser, effet Doppler, et impact de la propagation à travers l’atmosphère turbulente et sa correction par l’optique adaptative. Nous avons étudié pour différentes conditions de turbulence deux architectures de récepteur numérique : l’une basée sur une boucle à verrouillage de phase, et l’autre sur une approche en boucle ouverte. Comme prévu, l’importance de la qualité de la correction de l’optique adaptative est mise en évidence. Ce travail ouvre des perspectives pour une forte augmentation du débit binaire réalisable pour les liaisons de télémétrie cohérentes lors de l’utilisation de constellations d’ordre supérieur (QPSK et au-delà).

Loïc Barbot doctorant au LAM présentera ses travaux sur la navigation astronomique. Voici le résumé de la présentation :

La navigation astronomique est encore étudiée dans les académies marchandes ou navales comme méthode pour fixer la position d’un navire. Considérée comme une technique d’urgence, elle est mise en œuvre par un observateur mesurant avec le sextant l’angle entre la ligne d’horizon et un corps céleste. Après calculs et tracés, la position est obtenue avec une précision de plusieurs milles nautiques (1 NM = 1,852 km).
Le suivi des étoiles est utilisé sur les satellites pour mesurer leur orientation dans l’espace afin de tourner leurs panneaux solaires vers le soleil ou leurs caméras et antennes vers la terre. Cela nécessite d’identifier plusieurs étoiles dans le même champ de vision ou dans les champs de plusieurs suiveurs d’étoiles.
Pour être fiable, un système de positionnement stellaire doit avoir une précision comparable au positionnement par satellite, doit fonctionner jour et nuit, même à basse altitude où l’atmosphère est dense en aérosols. Si la position des étoiles et les algorithmes sont bien maîtrisés, la détection des étoiles à la lumière du jour reste un défi.
Le projet MARIS STELLA explore le potentiel des caméras infrarouges. Les étoiles ainsi détectables sont nombreuses mais cette technologie n’a pas encore atteint sa pleine maturité : les performances s’améliorent avec le temps. Après une présentation des résultats actuels, les tests futurs seront décrits.

MUSE and the search for massive black in globular clusters