LESIA - Observatoire de Paris

Historique

vendredi 16 janvier 2009, par Eric Gendron

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Historique

Les débuts du banc SESAME datent de 2002. C’est à cette époque qu’ont été définis ses axes de recherche. L’idée directrice était celle-ci : la science en optique adaptative est limitée par la faible couverture du ciel. C’est le problème majeur de l’optique adaptative. Et ce handicap ne vient que de deux choses fondamentales : la chute des performances avec le flux disponible pour l’analyse de surface d’onde, et l’anisoplanétisme. Tout le reste est facile à améliorer : vitesse de réaction, nombre d’actuateurs, etc, tout est question de maturité de technologie -donc d’argent et de temps. Mais pour vaincre ces deux problèmes fondamentaux, il faudra plus qu’une amélioration de la technologie, il faut des idées et de nouveaux concepts. Il faut donc

  • de nouveaux concepts d’analyse de surface d’onde
  • de nouveaux concepts de tomographie, qui autoriseront l’utilisation de sources plus éloignées dans le champ.

Ce sont ces 2 axes de recherches scientifiques qui vont fonder SESAME.

Le LESIA, l’optique adaptative, et la R&D en Europe

Depuis 1986, le LESIA possède une expertise en optique adaptative, acquise à travers les multiples réalisations que le laboratoire a mené, ou auxquelles il a participé (ComeOn, ComeOnPlus, Adonis, RASOIR, PUEO, NAOS). En parallèle de ces réalisations, un grand nombre de thèses a été effectué, qui portent sur des sujets de recherche de pointe en optique adaptative. Ces recherches, appliquées et théoriques, montrent en particulier l’attachement du laboratoire à la R&D autour de l’optique adaptative. Jusqu’à la fin des années 90, la France est leader des techniques d’optique adaptative en Europe.

Mais les années 2000 marquent un tournant dans l’activité internationale. D’une part, de nombreux laboratoires européens -restés discrets jusqu’alors- se lancent dans la course de l’optique adaptative, avec la 2ième génération des instruments du VLT. D’autre part, la recherche instrumentale en astrophysique s’oriente clairement -à tort ou à raison- vers les télescopes extrêmement grands ("Extremely Large Telescopes") ou ELTs. De fait, l’optique adaptative s’oriente donc vers les grands systèmes, et vers les systèmes tomographiques (Multi-Conjugate Adaptive Optics, Ground-Layer Adaptive Optics, Laser Tomography Adaptive optics, Multi-Object Adaptive Optics). L’ELT de l’ESO, que ce soit OWL (2000-2004) ou l’E-ELT (à partir de 2005) est le moteur principal de l’activité Européenne de la R&D en optique adaptative. L’activité nationale suit également de près cette loi.

Si l’analyse de front d’onde a progressé depuis la fin des années 80, c’est plutot indirectement, grâce à une amélioration des performances des détecteurs ; le bon vieux Shack-Hartmann, lui, n’a pas évolué dans son principe depuis sa création. Pourtant, dès 1988, François Roddier invente le senseur de courbure, dont PU’EO (optique adaptative du CFHT) démontre toute la valeur. En 1996, Roberto Ragazzoni invente le senseur pyramide. Pourtant le Shack-Hartmann reste indétrônable, number one au palmarès des senseurs, écrasant de simplicité, son principe clair et épuré l’impose comme une évidence dans l’esprit de tous, et surtout de ceux qui n’ont pas été directement confrontés à sa ribambelle d’inconvénients techniques : seuillage, champ de vue limité, problèmes de linéarité à faible flux, variation de gain en fonction du seeing, etc. L’analyse de front d’onde a besoin de renouveau.

Du renouveau, il en existe pourtant quelque part. En 2001 l’Observatoire de Paris (GEPI et LESIA) proposent un instrument atypique, appelé FALCON, trois ans avant que soit "inventé" l’acronyme qui le définit : MOAO, ou Multi-Object Adaptive Optics. Défi à l’état pur, FALCON combine -au moins- deux nécessités : l’une est de revoir, revisiter les analyseurs de surface d’onde, l’autre est de développer l’analyse tomographique en optique adaptative. Ce projet, étudié à l’Observatoire de Paris en même temps que se crée SESAME, participera à entériner les axes scientifiques de R&D : analyse de front d’onde et tomographie.

Et maintenant ?

Maintenant, en 2008, il est impossible d’échapper aux 5 thèmes de recherche qui régissent l’optique adaptative :

  • tomographie
  • grands télescopes/systèmes
  • micro-miroirs déformables
  • nouveaux senseurs de front d’onde
  • étoile laser.

C’est dans ce contexte précis que nous avons inscrit le projet SESAME. Nous sommes partis de la constatation que les nombreuses équipes travaillant en OA nécessitent la plupart du temps le même support de travail et de test : un banc possédant au moins une source réaliste de turbulence, une correction par un(des) miroir(s) déformable(s), un certain nombre d’analyseurs de surface d’onde, et un calculateur “ouvert” dans lequel de multiples algorithmes puissent prendre place. Cette plateforme commune, c’est SESAME, un banc polyvalent de R&D en OA, qui se veut fédérateur pour répondre à la demande de la communauté de la haute résolution angulaire.

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