Observatoire de Paris Institut national de recherche scientifique français Univerité Pierre et Marie Curie Université Paris Diderot - Paris 7

Historique

vendredi 16 janvier 2009, par Eric Gendron

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Historique

Les dĂ©buts du banc SESAME datent de 2002. C’est Ă  cette Ă©poque qu’ont Ă©tĂ© dĂ©finis ses axes de recherche. L’idĂ©e directrice Ă©tait celle-ci : la science en optique adaptative est limitĂ©e par la faible couverture du ciel. C’est lĂ  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’anisoplanĂ©tisme. Tout le reste est facile Ă  amĂ©liorer : vitesse de rĂ©action, nombre d’actuateurs, etc, tout est question de maturitĂ© de technologie -donc d’argent et de temps. Mais pour vaincre ces deux problèmes fondamentaux, il faudra plus qu’une amĂ©lioration de la technologie, il faut des idĂ©es 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 Ă©loignĂ©es 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 Ă  travers les multiples rĂ©alisations que le laboratoire a menĂ©, ou auxquelles il a participĂ© (ComeOn, ComeOnPlus, Adonis, RASOIR, PUEO, NAOS). En parallèle de ces rĂ©alisations, un grand nombre de thèses a Ă©tĂ© effectuĂ©, qui portent sur des sujets de recherche de pointe en optique adaptative. Ces recherches, appliquĂ©es et thĂ©oriques, montrent en particulier l’attachement du laboratoire Ă  la R&D autour de l’optique adaptative. Jusqu’Ă  la fin des annĂ©es 90, la France est leader des techniques d’optique adaptative en Europe.

Mais les annĂ©es 2000 marquent un tournant dans l’activitĂ© internationale. D’une part, de nombreux laboratoires europĂ©ens -restĂ©s discrets jusqu’alors- se lancent dans la course de l’optique adaptative, avec la 2ième gĂ©nĂ©ration des instruments du VLT. D’autre part, la recherche instrumentale en astrophysique s’oriente clairement -Ă  tort ou Ă  raison- vers les tĂ©lescopes extrĂŞmement 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 (Ă  partir de 2005) est le moteur principal de l’activitĂ© EuropĂ©enne de la R&D en optique adaptative. L’activitĂ© nationale suit Ă©galement de près cette loi.

Si l’analyse de front d’onde a progressĂ© depuis la fin des annĂ©es 80, c’est plutot indirectement, grâce Ă  une amĂ©lioration des performances des dĂ©tecteurs ; le bon vieux Shack-Hartmann, lui, n’a pas Ă©voluĂ© dans son principe depuis sa crĂ©ation. Pourtant, dès 1988, François Roddier invente le senseur de courbure, dont PU’EO (optique adaptative du CFHT) dĂ©montre toute la valeur. En 1996, Roberto Ragazzoni invente le senseur pyramide. Pourtant le Shack-Hartmann reste indĂ©trĂ´nable, number one au palmarès des senseurs, Ă©crasant de simplicitĂ©, son principe clair et Ă©purĂ© l’impose comme une Ă©vidence dans l’esprit de tous, et surtout de ceux qui n’ont pas Ă©tĂ© directement confrontĂ©s Ă  sa ribambelle d’inconvĂ©nients techniques : seuillage, champ de vue limitĂ©, problèmes de linĂ©aritĂ© Ă  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, appelĂ© FALCON, trois ans avant que soit "inventĂ©" l’acronyme qui le dĂ©finit : MOAO, ou Multi-Object Adaptive Optics. DĂ©fi Ă  l’Ă©tat pur, FALCON combine -au moins- deux nĂ©cessitĂ©s : l’une est de revoir, revisiter les analyseurs de surface d’onde, l’autre est de dĂ©velopper l’analyse tomographique en optique adaptative. Ce projet, Ă©tudiĂ© Ă  l’Observatoire de Paris en mĂŞme temps que se crĂ©e SESAME, participera Ă  entĂ©riner les axes scientifiques de R&D : analyse de front d’onde et tomographie.

Et maintenant ?

Maintenant, en 2008, il est impossible d’Ă©chapper aux 5 thèmes de recherche qui rĂ©gissent l’optique adaptative :

  • tomographie
  • grands tĂ©lescopes/systèmes
  • micro-miroirs dĂ©formables
  • nouveaux senseurs de front d’onde
  • Ă©toile laser.

C’est dans ce contexte prĂ©cis que nous avons inscrit le projet SESAME. Nous sommes partis de la constatation que les nombreuses Ă©quipes travaillant en OA nĂ©cessitent la plupart du temps le mĂŞme support de travail et de test : un banc possĂ©dant au moins une source rĂ©aliste de turbulence, une correction par un(des) miroir(s) dĂ©formable(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 fĂ©dĂ©rateur pour rĂ©pondre Ă  la demande de la communautĂ© de la haute rĂ©solution angulaire.

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