Rapport quadriennal 2002 - Laboratoire d'Astrophysique de l ...

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Chapitre C Opérations: Bilan et prospective contexte particulièrement favorable dans la région grenobloise. L'instrumentation pour l'astronomie impose l'association de nombreuses fonctions qui conduisent à des systèmes complexes et généralement encombrants. Cet encombrement est souvent incompatible avec les contraintes des expériences à réaliser: place disponible au foyer des télescopes, charges utiles induites que ce soit pour des instruments au sol ou des instruments embarqués sur satellites, besoin de refroidir l'ensemble d'un instrument à l'intérieur d'un cryostat. Modélisation aux éléments finis d'un actionneur électromécanique simple de micro-mirroir déformable faite avec le logiciel de CAO I-DEAS qui permet notamment de simuler le comportement mécanique dans le domaine de la statique linéaire (LAOG). Etude avec le logiciel I-DEAS du couplage entre l'action de plusieurs actionneurs électrostatiques agissant sur une membrane souple, caractérisés par le logiciel Coventorware qui permet notamment de simuler les couplages électro-mécaniques non-linéaires en jeu dans les dispositifs MEMS. (LAOG). L'application des MOEMS pour l'instrumentation à moyen et long termes ouvre des perspectives radicalement nouvelles. Outre la possibilité d'atteindre des niveaux de miniaturisation exceptionnels, elle permet l'utilisation de nouvelles fonctionnalités intégrables évoluées dans des concepts originaux, conduisant à des modules compacts: micro actionneurs, micro-composants optiques, matrice de fonctions passives ou actives, intégration des capteurs dans le système. Ce type de technologie doit permettre des concepts nouveaux pour des associations d’instruments complexes (optique adaptative / spectrographe / caméra sur télescope géant) visant à atteindre des volumes très réduits, capable de faciliter le cas échéant une implantation dans un cryostat pour des instruments fonctionnant dans l'infrarouge. De tels concepts sont déjà appliqués en interférométrie. Un gain significatif est envisagé en 125
Rapport d’activité 1999-2001 LAOG termes de performances, d'encombrement et de coût pour des moyens d'observation au sol et plus encore pour les moyens spatiaux. Notre premier développement, essentiel pour atteindre nos objectifs instrumentaux à court et moyen termes, concerne la réalisation de micro-miroirs déformables (MMD). Une première action a déjà donné lieu à une thèse (Claire Divoux 1998) au LEG/ENSIEG, pour la réalisation d'une maquette fonctionnelle d'un dispositif électromagnétique (collaboration entre le LPMO à Besançon, l'IEMN à Lille, le LEG à Grenoble). Cette action se poursuit dans le cadre d’une ACI blanche du MENRT accordée en 1999. Une seconde action a démarré à l’automne 2000 par une thèse CIFRE (Wilfrid Schwartz) financée par CILAS pour un développement au département CEMO du LETI à Grenoble d'une maquette de miroir déformable utilisant des actionneurs électrostatiques. Dans ces programmes, le LAOG intervient pour la définition du cahier des charges, le suivi scientifique, la conception et la modélisation et enfin pour les phases de qualification et de contrôle. Les tâches de réalisation technologique se font au moyen des équipements des laboratoires partenaires. Le LAOG fournit une main d'œuvre de soutien pour ces phases technologiques, en particulier au LETI, par la participation effective de permanents du laboratoire pour la conception (mécanique et système de commande) la modélisation et la réalisation. 1.3.6 Traitement de données OA Au vu de l’implication du LAOG sur NAOS, il est apparu important d'introduire à Grenoble une compétence pour résoudre les problèmes de calibrage en optique adaptative. L’objectif de la thèse de Stephan Harder était de traiter les questions liées à la reconstruction de la fonction de transfert en Optique Adaptative à partir des mesures du senseur de front d'onde. Nous avons adapté et appliqué le formalisme déjà étudié par Jean Pierre Vérane pour PUE'O au CFHT, basé sur un senseur de type courbure, au système ADONIS, basé sur un senseur de type Shack-Hartmann. Ce type de reconstruction a pour but, de permettre des estimations de Fonction d’étalement de Point (FEP) et par suite une déconvolution pour améliorer la qualité de l'image, par exemple pour la détection de structures diffuses, même en l'absence d'objets ponctuels de référence dans le champ. Les résultats obtenus montrent que les fonctions de transfert calculées et expérimentales fournissent des images déconvoluées de qualité similaire. Le code documenté et testé sur des données a été fourni à l ESOet testé avec succès sur des données simulées de NAOS (travail de Stephan Harder à la suite de sa thèse). 1.4 Prospective 1.4.1 OA grande dynamique En plus d'améliorer la résolution des images, l'OA réduit considérablement l’énergie (ainsi que sa variabilité) dans l'environnement proche d'une source brillante. La coronographie peut devenir d'autant plus performante que l'énergie d'un tel objet brillant est ainsi confinée et stabilisée pour observer des objets très faibles à une distance limitée par la diffraction du télescope. Nous avons souligné tout l'intérêt d'une optique adaptative aux performances optimales, dans le cas favorable qui nous intéresse ici d'un champ faible autour d'un objet brillant. Plusieurs équipes sont concernées par un tel instrument. L’amélioration des performances visée passe par une correction d’un plus grand nombre de modes par rapport aux instruments existants, éventuellement au détriment de la magnitude limite du système. L’augmentation induite du nombre d’actionneurs pour le miroir déformable nécessite des choix technologiques parfois nouveaux pour conserver un encombrement compatible avec l’environnement instrumental. Certains instruments envisagés peuvent comporter jusqu’à 1000 actionneurs. Les microtechnologies fournissent dans ce cas une solution intéressante pour atteindre les performances requises. Une bande passante accrue est également requise dans ce type d’instrument. De tels développements concernent dans le court terme l’équipement du VLT et du CFHT avec une optique adaptative de performance accrue : 126
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