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

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Rapport d’activité 1999-2001 LAOG 3.3.3 Instrumentation pour l’Astronomie L’équipement de l’extension et des annexes techniques réalisé peu avant le début du quadriennal pour l’essentiel a permis de réaliser les objectifs prévus en 1998 en matière de réalisations comme de R&T. L’engagement principal, dans le projet NAOS, générateur de structuration de la composante technique et de compléments notables d’équipement, a bénéficié à d’autres travaux ou va le faire à court terme. Les liens avec les partenaires, laboratoires ou entreprises notamment grenoblois, se sont affermis, permettant à la R&T engagée ou prévue de se développer avec succès, avec la prudence nécessaire aux approches les plus prospectives. L’orientation nettement « HRA » des travaux, a constitué la ligne directrice des choix et le projet de démarrer un « centre d’expertise en interférométrie », principale nouveauté prévue du quadriennal, s’est concrétisé vers la fin de la période. Le site de Paranal auquel sont destinés les deux instruments lourds impliquant le LAOG pendant le quadriennal en cours, NAOS et AMBER. Les télescopes UT (Unit telescope) de 8.2m ouest à est sont disposés de gauche à droite. Le télescope YEPUN (UT4), sur lequel le système d'optique adaptative NAOS (cf. C-1) et sa caméra CONICA sont installés à demeure, est le plus à droite. Les octogones alignés au premier plan correspondent aux stations des 3 (ultérieurement plus) télescopes mobiles AT (Auxiliary telescopes) de 1.8m qui offriront à partir de 2003 l'accès permanent au mode interférométrique du VLT, sur une base maximale de 200m. Ils pourront aussi être utilisés avec les UTs pour les programmes requiérant la sensibilité maximale. L'instrument AMBER, l'un des deux instruments prévus pour le VLTI, sera livré à Paranal courant 2003 (cf. C-3, 4). (Photo ESO) Bilan En optique adaptative, le spectro-imageur GraF optimisé pour la spectrométrie 3D en infrarouge, à la limite de diffraction, installé sur le système d’optique adaptative ADONIS du télescope de 3.6m de l’ESO, a permis d’obtenir divers résultats originaux. Le savoir-faire acquis a été réinvesti dans la mise en œuvre d’un instrument similaire, GRIF, sur le système PUE'O du CFHT. Le projet NAOS, démarré en 1996, a passé les différentes étapes d’étude, réalisation et intégration, ainsi que les revues ESO particulièrement exigeantes pour les instruments destinés au VLT, avec un retard modeste et la résolution de quelques difficultés en personnel. L’équipe « DP2G » notamment, assumant la direction scientifique du projet, s’est lourdement investie dans cette période ainsi qu’une partie du « BE » et des services du laboratoire. L’intégration « statique » de NAOS a bénéficié des moyens d’intégration du LAOG, dimensionnés spécifiquement. Suite à l’intégration des éléments actifs à Bellevue, la réussite des tests avec la caméra CONICA a permis de tenir le calendrier des tests à Paranal et la première lumière, qui fut un plein 22
Chapitre A Présentation générale succès, en décembre. La qualité de la fonction de transfert de NAOS, dont le cahier des charges était ambitieux, a impressionné, laissant entrevoir une exploitation à la hauteur des plus hautes espérances. La préparation du projet NAOS s’est accompagnée de la mise en place de modèles simulant l’observation, permettant d’anticiper les performances en fonction des conditions observationnelles. L’ESO a accepté de prévoir l’utilisation de NAOS avec un instrument supplémentaire, en lumière visible, optimisé pour l’observation à grand contraste. Cet instrument, AVES, est piloté par l’Italie et a reçu un appui du LAOG en particulier sur les aspects coronographiques. En parallèle à ces réalisations, une action de R&T a été lancée en vue de développer des miroirs déformables à très grand nombre d’actuateurs et/ou grande intégration (micro-miroirs déformables ou MMD). Elle s’appuie sur diverses collaborations dont un partenariat avec le CENG disposant de technologies adéquates. Les premiers composants formés d’actuateurs électrostatiques ont vu le jour courant 2001. L’étude du comportement de ces composants a permis d’initier le dépôt d’un brevet. L’interférométrie optique, expertise centrale aux activités instrumentales du LAOG, a généré des travaux variés. La réalisation d’AMBER, décidée en 1997, a occupé une autre partie importante des moyens du LAOG. Les équipes « EJDJ », « OTFM » notamment se sont investies aux côtés des ITAs impliqués, essentiellement distincts de ceux engagés sur NAOS. La phase d’étude a connu des retards notables en raison de difficultés d’organisation induites par le conflit entre projets lourds (NAOS notamment), la dispersion des équipes du projet (5 laboratoires ou instituts dont 2 étrangers) et le financement assuré principalement par les tutelles et non pas par l’ESO. Le statut d’AMBER vis à vis de l’ESO, initialement conçu comme instrument « visiteur », a évolué avec l’aménagement de la gestion du VLTI par l’ESO, induisant des contraintes non souhaitées au départ. Néanmoins, le projet a passé les revues à l’ESO avec succès, avec la plupart de ses spécifications ambitieuses maintenues, et entamé la période d’approvisionnement fin 2001. L’autre volet de cette activité est multiforme et cumule R&T en laboratoire, tests sur télescopes, fourniture de composants en sous-traitance et réflexion sur les futurs interféromètres. Cet axe de travaux repose sur des collaborations avec des laboratoires de physique avec qui nous avons développé des composants d’optique guidée planaire, sur base de technologies "télécom". Cette approche a des avantages appréciables, parfois essentiels, sur l’optique de volume et les fibres optiques, dus à la compacité et la stabilité des montages permis, en particulier pour la recombinaison interférométrique. Le LAOG a pu valider des composants de différentes technologies d’abord en bande H, puis dans les autres bandes de l’infrarouge proche. Des composants à 2 télescopes, puis 3 télescopes ont été progressivement testés, optimisés et validés. Des études à plus de 3 télescopes ont démarré ainsi que la recherche de matériaux adéquats pour les longueurs d’onde thermiques (3 et 10 microns). Au delà de ces travaux en laboratoire ont été prévus et menés des tests sur site (GI2T et IOTA) destinés à valider sur le ciel les composants sélectionnés. Un instrument de test, IONIC, intégrant une caméra infrarouge et un composant de recombinaison, a été réalisé pour cet objectif . Les premières franges ont été obtenues sur IOTA en 2000 en bandes H et K, démontrant les vertus de cette technologie et préfigurant un instrument pouvant demeurer sur IOTA à terme. Les composants réalisés ont intéressé l’ESA qui a opté pour un montage proposé par ALCATEL Space, intégrant la technologie d’optique intégrée proposée par le LAOG, pour la phase 1 du test du principe de « nulling » pour DARWIN. Le travail contractuel avec ALCATEL a commencé début 2001. L’implication forte du LAOG dans l’interférométrie et les liens avec l’IRAM avaient, dès 1992 lors de la programmation de l’extension du LAOG, conduit à proposer la constitution d’un centre d’expertise en interférométrie optique à Grenoble. Cet objectif, prématuré auparavant, a été relancé par le démarrage de l’instrumentation VLTI en 1997 et inscrit dans les objectifs du quadriennal se terminant. L’idée de centre a évolué entre temps avec la participation active d’autres sites dont Nice. Le Centre Jean-Marie Mariotti (JMMC) a été créé en 2000 sous forme de laboratoire sans mur associant une dizaine d’unités de recherche avec un siège au LAOG. Certaines activités de ce centre ont été validées comme services d’observation par l’INSU à la mi-2001 et des statuts définitifs ont été récemment proposés. La réalisation de NAOS a été l’occasion de consolider une expertise sur les CCDs visibles dans un contexte de spécifications tendues. Le LAOG a une tradition en matière de caméras infrarouge qui a permis de mettre 23
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