Projets avancés de téléscopes

Salut,

un fil pour rassembler tous les articles et documents d'intérêt sur les projets avancés d'observation spatiales.


Pour commencer, je vais essayer de répertorier tous ce que Labeyrie & al. a publié en ligne .

Une synthèse récente : coronographie (apodisation), hypertélescope,...

Activités de recherche

• Télescope interférométrique prototype pour un Optical Very Large Array
  
  Objet : essais du télescope prototype de 1,5 m. Des difficultés ont été rencontrées avec le logiciel de pilotage qui avait été acquis, mais J. Dejonghe a pu qualifier celui-ci et améliorer la correction des images, qui approche maintenant de la limite fixée par la turbulence atmosphérique.
  
  
• Étude d’un hypertélescope précurseur
  
  Objet : Un montage d’essai sur le ciel a été construit pour expérimenter une optique d’hypertélescope. Visant l’étoile Polaire, il a permis de préciser les conditions d’utilisation de ce genre d’optique en vue d’un projet plus important, dont la définition est entamée. Les oscillations d’un ballon captif à hélium, de 6 mètres de diamètre, ont été mesurées en août 2002. La recherche de sites possibles pour un grand hypertélescope de type « Carlina » a été entamée.
  
  http://www.obs-hp.fr/~coroller/projetCarlina.htm
  http://www.obs-hp.fr/~dejonghe/
  
  
  
• Analyse d’onde pour ouvertures diluées
  
  Objet : les algorithmes usuels servant à analyser le bosselage d’une onde lumineuse, pour le corriger au moyen d’une optique adaptative, ne conviennent pas pour les ouvertures diluées. Après le travail effectué avec E. Pedretti pour résoudre ce problème, et son étude d’une méthode utilisant des triplets d’ouvertures groupées hiérarchiquement, A. Labeyrie a proposé une autre méthode, extrapolant celle jadis utilisée avec deux ouvertures par Michelson. Elle exploite une série d’images, enregistrées à des longueurs d’ondes différentes, par analyse de Fourier tri-dimensionnelle. L’algorithme correspondant a été écrit et utilisé pour des simulations numériques qui ont permis de vérifier les propriétés de la méthode, et notamment sa sensibilité qui semble suffisante. La comparaison avec d’autres méthodes doit maintenant être entamée. L’étude d’un montage optique est commencée.
  
  
• Imagerie hypertélescope au Chili avec le VLTI
  
  Objet : suite à l'obtention d’interférences avec les télescopes européens de 8 mètres au Chili proposition d'un instrument d’imagerie hypertélescope. Malgré le faible nombre des ouvertures, qui modère le gain en sensibilité apporté par un mode hypertélescope, celui-ci est suffisant pour justifier un tel mode, notamment pour la coronographie.
  
  
• Coronographie à plusieurs étages
  
  Objet : La coronographie dans le visible exige une correction très poussée des résidus de turbulence. Cependant, il est apparu un moyen pour utiliser plusieurs étages en cumulant leurs atténuations : les résidus stellaires tavelés au foyer d’un coronographe peuvent être mis en phase par des actuateurs. Ceci fait apparaître un pic dans la pupille située en aval, lequel peut être masqué avant de ré-imager le plan image. L’image de la planète est peu affectée. Le processus peut être itéré. Cette méthode exige que l’étoile ne soit pas résolue, et s’applique notamment aux sous-ouvertures d’un interféromètre visible.
  
  
• Proposition à la NASA d’une version hypertélescope pour le Terrestrial Planet Finder
  
  Objet : calculs et simulations numériques permettant de préciser la sensibilité de la version « Exo-Earth Discoverer » proposée, et le gain de sensibilité qu’elle apporte par rapport au concept initialement exploré par l’ESA et la NASA.
  
  
• Proposition à la NASA de miroirs à particules piégées par laser
  
  Objet : simulations numériques du comportement de nano-sphères piégées dans des ondes stationnaires. Les particules, échangeant des photons infra-rouges avec le fond galactique, oscillent avec une amplitude croissante dans leur piège et tendent à s’évader s’il n’y a pas d’amortissement. L’amortissement pourrait être effectué de différentes façons : 1. par résonance optique, rendant la transmission de lumière laser sensible à la vitesse de la particule ; 2. par résonance électronique, en incluant des « boîtes quantique » dans les particules pour rendre également l’absorption sensible à la vitesse. Plusieurs possibilités sont également étudiées pour charger le piège en particules.
  
  Article fondateur :
  Standing waves and pellicle: a possible approach to very large space telescopes Astron.Astrophys., A&A. 77, L1-L2, 1979.
  A. Labeyrie
  
  
  Papier explicatif du principe :
  Feasibility of laser-trapped membrane mirrors in space
  Antoine Labeyrie
  
  Pour The International Society for Optical Engineering :
  Laser-Trapped Mirrors in space: steps towards laboratory testing
  Antoine Labeyrie, Jean Marc Fournier, Robert Stachnik
  
  ABSTRACT :
  The prospect of large astronomical mirrors in space, made of a thin trapped membrane or a mono-layer of sub-micron particles, raises appreciable theoretical and technological problems at the frontiers of physics, chemistry and materials science. We explore various approaches towards testing different materials in the laboratory at temperatures matching those of a sun-shielded structure in interplanetary space (80- 100 K). Trap loading and damping are among the issues considered, as well as the pumping of particles towards a central fringe, using polychromatic light.
  
  
  Feasibility of Laser-trapped Membrane Mirrors in Space, NASA Ultra Lightweight Space Optics Challenge, Workshop, 1999.
  A. Labeyrie
  
  
  Optical Binding, Phys. Rev. Lett., 63, pp. 1233-1236, 1989.
  M.M. Burns, J.-M. Fournier. and J.A. Golovchenko
  
  ApJ Letters, 516, P. L115, 1999; and Appl. Opt. in press
  E.F. Borra, A.M. Ritcey, and E. Artigau
  
  Investigation of the Feasibility of Laser Trapped Mirrors (LTMs) in Space, Final report, NIAC Study CP01-02, 2002.
  E. McCormack, A. Rothman, J.-M. Fournier, R. Stachnik
  
  
  
• Exobiologie
  
  Objet : La lumière cendrée de la Lune, provenant de la Terre a été observée en spectroscopie à basse résolution, pour tenter d’y déceler la signature spectrale de la chlorophylle terrestre. Il s’agit d’évaluer la détectabilité de telles signatures biologiques sur des planètes circumstellaires. Le signal recherché dans la lumière cendrée lunaire a été détecté.

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Dossier scientifique
Laboratoire d’Interférométrie Stellaire et Exoplanétaire (L.I.S.E.) - Rapport scientifique à l’appui de la demande de création d’une UMR

PDF


La percée attendue des télescopes géants interférométriques (The expected breakthrough of giant interferometric telescopes)

Antoine Labeyrie

ABSTRACT
Des progrès théoriques récents concernant l'analyse de la formation des images dans un interféromètre dilué à N ouvertures montrent que de tels instruments auront des performances plus élevées que prévu. Des progrès techniques en matière de miroirs actifs et de montures laissent espérer la construction de tels instruments sous la forme de réseaux de télescopes ayant des dimensions de l'ordre de 10 m, répartis sur une plate-forme de plusieurs kilomètres. De tels instruments peuvent en principe former des images résolues de planètes extra-solaires.


A l'occasion du Venice 2001 - Beyond Conventional Adaptive Optics

Adaptative optic for ground-based hypertelescope

Antoine Labeyrie, Virginie Borkowski, Frantz Martinache, Luc Arnold, Julien Dejonghe, Pierre Riaud, Olivier Lardière and Sophie Gillet.
Laboratoire d’Interféromètrie Stellaire et Exoplanétaire (LISE), CNRS, France - Observatoire de Haute Provence, 04870 Saint-Michel l’Observatoire , France

ABSTRACT
Large Earth-based hypertelescopes will require adaptive optics using specific wavefront sensors. Most challenging is the formation of high-resolution images on very faint objects. MCAO approaches are of interest, as well as satellite-based laser guide stars. For wavefront sensing, we present an extension of dispersed-fringe algorithms, using tri-dimensional Fourier analysis.

PDF, 3p


Apodisation par interférométrie

ABSTRACT
L’objet de cette présentation est de discuter des méthodes interferometriques pour un coronographe.

Interférométrie: Phénomène physique traduisant des différences de marches optiques en variations visibles de l'intensité lumineuse.

Apodisation: Procédé optique consistant a atténuer partiellement l’amplitude d’une onde lumineuse sans en changer le front d’onde.

=> Le but est de générer une fonction d’apodisation dans la pupille du coronographe au moyen d’un interféromètre


Les projets européens de très grands télescopes

Page de L'ESA

Sur le forum de la conquête spatiale, j'avais mis un paquet de docs sur le sujet, thèses, articles, etc.
En fouillant un peu, ça devrait se retrouver.
En particulier un article sur la possibilité théorique d'atteindre une résolution kilométrique à quelques dizaines d'années-lumière, et de résoudre la surface d'une étoile à neutrons...
Pour les expérimentations à petite échelle, voir aussi Carlina.
http://www.obs-hp.fr/~dejonghe/

Ca c'est de la réactivité

Merci lambda.

Je vais essayer de faire des résumés et de publié des extraits de tout cela.

a+