Objectifs scientifiques
L’astronomie européenne s’apprête à relever l’un des plus grands défis instrumentaux jamais imaginés : la construction de l’ELT (European- Extremely Large Telescope), un télescope de 39 m de diamètre, dont la mise en opération est attendue fin 2025. Comparé à l’état de l’art de l’astronomie au sol que représente par exemple les télescopes du VLT (Very Large Telescope), la capacité collectrice plusieurs fois décuplée de ce futur télescope géant ainsi que son pouvoir de résolution théorique cinq fois plus grand permettront des percées majeures dans des domaines clefs de l’astrophysique comme l’étude de la formation des premières galaxies ou la recherche de planètes extra-solaires dans la zone habitable de leur étoile hôte.
MICADO est une caméra spectro-imageur proche IR (bandes I, J, H et K) travaillant à la limite de diffraction de l’ELT avec un champ de vue d’environ une minute d’angle. Développée sous le PI-ship du Max Planck Institut de Garching (MPE), sa conception a été axée sur une très grande sensibilité et une très haute précision astrométrique. Avec son champ significatif, sa haute résolution angulaire, sa grande précision astrométrique et une sensibilité remarquable, MICADO aura ainsi les capacités de balayer une large gamme de sujets astrophysiques.
Le design de MICADO est optimisé pour un fonctionnement avec une correction d’optique adaptative (OA) de type multi-conjuguée (MCAO), qui sera fournie par le module MAORY. Cependant, le consortium MICADO a poussé pour le développement d’un mode d’OA additionnel de type Single Conjugated Adaptive Optics (SCAO).
La participation française à l’instrument est assurée par le LESIA, le GEPI, l’IPAG, l’Observatoire de Besançon et la DT-INSU, sous responsabilité LESIA.
La participation française à MICADO est une chance unique d’accéder aux premières observations de l’ELT et permet à la France d’être responsable de cas scientifiques majeurs pour les laboratoires français : les exoplanètes et les objets du système solaire.
Dans la poursuite de Gravity, des collaborations avec le MPE pourront se mettre en place sur d’autres cas scientifiques d’importance pour nos laboratoires : le Centre Galactique et les noyaux actifs de galaxies. Cette participation pourrait en outre servir des synergies avec MOSAIC, futur MOS de l’ELT, auquel la France apporte une contribution majeure.
Description technique
Le LESIA, avec le soutien du GEPI, de l’IPAG, de l’Observatoire de Besançon et de la DT-INSU, a la responsabilité du module SCAO de MICADO. Celui-ci comporte un analyseur de front d’onde (Wave Front Sensor, WFS), un module de calibration (SCAO Calibration Unit, SCU) et un calculateur temps réel (RTC). Si ce dernier est déporté de l’instrument MICADO, les deux premiers sont intégrés sur un même banc (le banc SCAO) au sein d’un volume appelé Green Doughnut, monté sur le cryostat de MICADO et hébergeant sur un banc distinct des analyseurs MCAO de l’instrument MAORY.
L’implication de la DT porte sur deux thématiques : l’ingénierie système et la conception mécanique.
Ingénierie système
La DT est intervenue sur ce projet en 2018 avec l’intervention d’un ingénieur en ingénierie système. La DT a travaillé à la mise en place du marché (CCTP, PUMA) pour le système de modulation de l’analyseur de surface d’onde, à la recette duquel l’agent de la DT participera dans la salle d’AIT du LESIA. La DT s’est également vu confié la responsabilité d’interface du module SCAO, que ce soit en mécanique, optique, électronique, contrôle commande et informatique temps réel. Sont concernées aussi bien les interfaces internes entre chaque sous-système (analyseur de surface d’onde, unité de calibration, calculateur temps-réel) que les interfaces externes (soit avec le reste de l’instrument MICADO, soit avec MAORY, soit avec le télescope). Cette activité se concrétisera par la livraison au cours de 2021 des différents documents pour la revue de conception finale : documents d’interface début 2021 (sous responsabilité directe de J. Gironnet) et documents de conception des différents sous-systèmes au printemps et automne 2021 (pour lesquels une contribution de J. Gironnet est attendue). Ce soutien pour 2021 est estimé à 1 ETP.
A l’issue de la revue de conception finale, commencera la phase de fabrication, assemblage, intégrations et tests pour laquelle sera rediscutée au LESIA l’organisation, en autres, des activités d’ingénierie système et le possible soutien de la DT-INSU sur cette activité.
Conception mécanique
Pour le module SCAO de MICADO, le LESIA est en charge des activités suivantes :
- conception, réalisation et intégration opto-mécanique du WFS
- conception, réalisation et intégration opto-mécanique du SCU (en pratique c’est le GEPI qui en a la charge, sous supervision générale du LESIA)
- conception, réalisation et intégration mécanique de la structure support de la SCAO (banc+pieds), avec la gestion des interfaces externes
- réalisation des bancs de test du WFS et du RTC
- intégration de l’ensemble complet du SCAO en France
- livraison du module de SCAO et recette avec MICADO (Allemagne), possiblement avec MAORY (Italie), puis au télescope au Chili.
L’analyseur SCAO comprend plusieurs sous-ensembles et depuis le printemps 2018, A. Blin, de la DT-INSU, a pris en charge la conception d’un de ces sous-ensembles : le sélecteur de champ. La DT a effectué la conception de l’analyseur de surface d’onde (et la conception de bancs et d’outils de tests).
Aujourd’hui, la DT doit continuer son travail sur la conception mécanique de l’analyseur de surface d’onde et plus particulièrement du sélecteur de champ. Le LESIA a adopté pour ce sous-système un développement de type proto-flight, où la conception est affinée en fonction du résultat d’un prototypage à échelle finale. D’ici avril 2021 et
la revue de phase C, la DT va rédiger la documentation associée à son travail de conception, tout en participant aux tests du modèle proto-flight en cours d’approvisionnement. Pendant la phase D, la DT va assurer le suivi de fabrication du modèle finalisé.
Au-delà de cette contribution de la DT-INSU sur la conception du sélecteur de champ du LESIA, la DT va participer à la conception mécanique d’un autre sous-système de l’analyseur de surface d’onde (module d’entrée avec le miroir Mpup, la lentille de champ et le support de fibre de calibration) et sur les outils d’intégration et tests. La première activité sur le module d’entrée est à réaliser d’ici avril 2021 tandis que la seconde débutera en 2021 et courra sur la durée de la phase d’AIT (2022-2024).
Contact DT :
Alexandre Blin
Johann Gironnet
Contact LESIA :
Yann Clenet