Objectifs scientifiques
Le télescope solaire THEMIS de l’INSU vient de terminer avec succès une rénovation profonde, correspondant à un investissement de ~800 k€ sur 5 ans. THEMIS, équipé de sa nouvelle optique adaptative TAO (Themis Adaptive Optics) est redevenu par ses performances un télescope de premier rang mondial, un vrai challenger de la classe des télescopes solaires de 1,5 m, un banc d’essai pour de nouvelles solutions logicielles d’AO dans la perspective des ELTs. Son mode instrumental MTR (spectrographe MulTi-Raies), reste original et sans équivalent ailleurs. TAO a été implantée et mise au point entre 2018 et 2022, et est maintenant disponible pour les visiteurs avec beaucoup de succès. Une phase d’exploitation avec des campagnes d’observation annuelles sur 2023-2028 est planifiée. Grâce à la mise en oeuvre de l’AO, un accord de collaboration scientifique avec l’INAF (l’INSU italien) est en phase de finalisation pour accueillir un instrument d’imagerie haute résolution sur THEMIS qui agrandira l’offre instrumentale disponible. L’instrumentation est désormais très compétitive, mais l’ensemble de l’installation avoisine les 30 ans : pour que l’exploitation soit possible, la maintenance de certains aspects du site nécessite de faire appel à la DT-INSU.
Les mots-clés de la thématique scientifique sont :
- Mécanismes de transport dans la zone convective solaire.
- Emergence, structuration, et disparition des champs magnétiques sur le Soleil.
- Emission exosphérique de Mercure en relation avec l’activité solaire.
Ce qui se traduit par les thématiques d’observation suivantes :
- Structure magnétique à grande échelle des protubérances, stabilité et CMEs.
- Petites échelles du champ magnétique dans le soleil calme, observation de l’effet Hanle et organisation du champ magnétique turbulent.
- Détermination du champ magnétique dans et autour des granules explosifs, à haute résolution spatiale et temporelle.
- Propagation des ondes acoustiques et magnéto-acoustiques dans l’ombre des tâches solaires et dans les protubérances.
- Emergence des tubes de flux et reconnections magnétiques.
- Cartographie à haute résolution spatiale du nuage de sodium entourant Mercure.
Descriptions techniques
Cette demande présente 2 opérations indépendantes de transformation et de maintenance du télescope THEMIS, destinées à soutenir la phase d’exploitation scientifique qui a débuté en 2021. D’une part il faut rendre accessible le foyer primaire (ce qu’il n’est plus depuis 2018), d’autre part il faut faire face à une maintenance assez lourde de la coupole.
Etude d’un nouvel environnement du foyer primaire du télescope
La rénovation de l’optique de transfert de THEMIS a eu pour conséquence de déplacer le premier foyer optique (F1) de 272 mm vers le bas, soit “dans” la mécanique. Cette gêne était connue avant même de commencer la rénovation, mais il a été décidé de l’accepter “dans un premier temps”, parce que la refonte du F1 s’ajoutant au reste était une tâche lourde et qui ne contribuait pas directement au succès de l’implantation de l’AO. Cependant, la première image du ciel n’est donc plus directement accessible, ce qui complique terriblement la détermination de la position de ce foyer, et oblige à faire une manip compliquée “par l’arrière” pour la connaître. Par ailleurs, sa situation actuelle empêche l’imagerie directe sur une caméra et le montage de nouvelles instrumentations F1. L’environnement du F1 actuel est basé sur l’empilement d’une platine en rotation et de deux platines en translation, l’ensemble étant fixé sur un berceau dont le centrage sur le faisceau est extrêmement malaisé et imprécis. Il faudrait donc :
- étudier une solution mécanique pour rabaisser l’empilement pour dégager le foyer F1,
- changer son agencement logique,
- changer (alléger) la tenue de l’empilement sur le faisceau pour le rendre plus précisément réglable.
La nouvelle interface mécanique devra permettre de monter le nouvel analyseur de polarisation, ainsi qu’une source artificielle (calibration et alignements) et d’autres instruments focaux, augmentant la modularité de THEMIS.
Maintenance de la coupole
diamètre de la coupole est de 8 mètres.
Maintenance mécanique préventive de la piste d’azimut AZ
La coupole de THEMIS est du même principe que celle du 2 m TBL du Pic du Midi, à la différence que le télescope n’est pas mécaniquement lié à la coupole. La coupole se déplace en azimuth AZ et en “pseudo-élévation” PSEL, une calotte mobile de plusieurs tonnes étant portée par la partie azimuth et permet de positionner une fenêtre ronde devant l’entrée du télescope. La maintenance mécanique de la PSEL (piste, galets de rotation et axes) a été réalisée pour la première fois en 2019 par la DT, depuis les 20 ans d’existence du télescope. Les défauts constatés avant la maintenance (irrégularités de déplacement, bruits de friction) ont depuis disparu ou fortement diminués, démontrant l’intérêt de l’intervention. Il est proposé dans cette demande de faire la même maintenance sur la piste AZ que celle faite en 2019 sur la PSEL.
Maintenance corrective de la pseudo-élévation PSEL : remplacement du joint d’étanchéité
La coupole est équipée de 4 segments indépendants de joints gonflables (2 AZ et 2 PSEL), assurant l’étanchéité au vent, poussière et pluie entre partie mobile et partie fixe. Ces joints ont été remplacés en 2003 et 2007 et ont une durée de vie constructeur de 20 ans : tous les joints ont des problèmes de fuite depuis quelques années, compatible avec la durée de vie annoncée. Jusqu’à maintenant les fuites ont été réparées, mais l’un des joints de PSEL est désormais irréparable et demande à être changé. Les 2 segments de PSEL seront changés ensemble. Cette réparation est critique pour la préservation de l’instrument.
Contact DT : Nicolas Geyskens
Contact THEMIS : Richard Douet