Le Service Optique participe au développement de plusieurs instruments d’envergure pour l’astrophysique des années et décennies à venir. Jouant des rôles clé dans les grands instruments de l’ESA pour le spatial et de l’ESO pour le sol, nos experts sont également impliqués dans des instruments développés pour d’autres grandes agences comme la NASA ou des télescopes comme SUBARU.
Voici un aperçu des projets en cours de développement au sein du service optique.
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WST: Wide-field Spectroscopic Telescope
Le Wide-field Spectroscopic Telescope est une proposition pour le futur, post-ELT, grand projet de l’ESO. En réponse à l’appel Expanding Horizons, le consortium WST prépare la proposition d’un télescope de 12m de diamètre dédié à la spectroscopie multi-objet (MOS) et intégral de champ (IFS) avec un financement du programme Horizon Europe/Infra-Dev. Dans ce consortium, composé de 26 laboratoires de 7 pays différents, le LAM est responsable des études du spectrograph fibré à basse résolution. Deux grands défis: le très grand multiplex, 30000 fibres nécessitant une cinquantaine de modules de spectrographes identiques, et le très grand étendue par fibre, faisant appel à des caméras extrêmement ouverts. Construisant sur nos expériences acquises durant le développement des spectrographes pour les projets PFS et MOSAIC, ce projet s’inscrit dans les traditions du laboratoire et du Service Optique et assure la continuité de nos activités pour les décennies à venir.
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ELT-HARMONI
HARMONI, spectrographe à intégral de champ visible et proche infrarouge, sera l’un des instruments de Première Lumière pour le télescope géant européen, l’ELT. Le LAM, en collaboration avec l’ONERA, fournira le système d’Optique Adaptative pour l’instrument. Le Service Optique contribue fortement à HARMONI au travers de ces compétences techniques en conception, AIT optique, AIT de système optique, ainsi que des compétences plus transverses en ingénierie système et management de projet.
Le Service Optique est responsable du développement des deux systèmes de l’instrument : le Laser Guide Star Sensor (LGSS) et le Natural Guide Star Sensor (NGSS) en collaboration internationale. Le service réalise le design optique des voies d’analyse pour l’optique adaptative sur étoile naturelle et pour les 6 voies d’analyse des étoiles laser. Il est en charge de la planification et de la réalisation des deux systèmes dont les activités d’AIT/V localisées au LAM, ainsi que de la partie intégration et tests “top end” de l’instrument HARMONI regroupant ces systèmes d’optique adaptative ainsi qu’un relais vers la voie scientifique.
À la suite de la décision de positionner HARMONI sur le second port de MORFEO de l’ELT en 2025, les études LGSS ont été stoppées après la phase de « critical design ».
En parallèle, le service reste impliqué dans le management au niveau du projet, avec la fonction de deputy Lead System Engineer, deputy Project Manager, et au niveau local pour la coordination des activités du LAM et de ses collaborateurs (ONERA/IPAG).
Personnels SO impliqués: Z. Challita, A. Costille, J. Floriot, T. Pichon, K. Dohlen, D. Le Mignant, ainsi qu’avant 2024: K. El Hadi, P. Jouve, E. Renault, G. De Saint-Salvy
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ELT-MOSAIC
MOSAIC, spectrographe multi-objets (MOS), est un instrument de première génération de l’ELT (ELT-MOS). Le LAM a le leadership et de fortes responsabilités sur le projet (Management, Qualité, Spectrographes NIR et les AIT instrument).
Le Service Optique est fortement impliqué dans le projet notamment dans : le Management de projet (Chef de Projet pour le consortium, Chef de projet National pour la coordination des activités et contributions françaises), les activités système de la voie NIR et une activité de support optique au niveau instrument, les activités système et architecture optique du spectrographe NIR ainsi que dans les AIT et prototypages associés et, enfin, dans les activités AITV au niveau instrument.
Personnels SO impliqués: Z. Challita, K. Dohlen, K. El Hadi, J. Floriot, E. Prieto
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CASTLE
CASTLE (Calar Alto Schmidt-Lemaitre Telescope) est un démonstrateur de télescope de Schmidt replié, d’ouverture 40cm, muni d’un capteur courbe en plan focal. Ce sera la première démonstration sur le ciel de l’utilisation d’une surface focale courbe à des fins scientifiques (la première démonstration du DARPA visait la surveillance de l’espace). Le projet s’effectue aujourd’hui en partenariat avec l’IAA à Grenade, Espagne où il sera assemblé, et sera installé et commissionné à l’Observatoire de Calar Alto.
Nous avons construit un programme scientifique ( « white paper » sur ArXiv en 2020 Lien), autour de ce projet afin d’en exploiter les principaux avantages qui sont : quasiment aucune obscuration centrale, utilisation de surfaces réflectrices uniquement, forte transmission sans chromatisme, et qualité homogène de la PSF dans un grand champ de vue (3.7deg²).
Ce projet regroupe désormais des scientifiques de divers laboratoires français dont l’Observatoire de Strasbourg, l’AIM, l’OCA, le LESIA, mais aussi le Niels Bohr Institute ainsi que l’Université Stony Brook aux US. Le service Optique contribue dans les WPs test & Alignment et Opto Mechanical Assembly.
CASTLE dome installed at Calar Alto observatory -
Projet R&D Roman OAP
Un nouveau projet Roman OAP R&D est en phase de développement, grâce à un financement CNES dans le cadre de la mission Roman ST, faisant suite à la fourniture des optiques paraboliques hors-axe pour l’instrument coronographique CGI du Télescope Nancy Grace Roman. Cette R&D vise à encore améliorer le procédé de fabrication (Stress Mirror Polishing) pour passer la pupille utilisable à 90% du diamètre de la pièce optique tout en conservant les spécification très serrées de Roman CGI (erreur de forme < 5nm rms, moyennes fréquences spatiales < 2nm rms, et rugosité < 1nm rms).
Il s’agit pour le laboratoire de mettre en œuvre les moyens (modélisation par éléments finis, essais de polissage, etc.) permettant de s’approcher au plus près de l’objectif technique, mais sans certitude de pouvoir atteindre celui-ci du fait de son caractère ambitieux.
En parallèle à la démarche basée purement sur l’élasticité des matériaux et les techniques de polissage sous contraintes, pour le cas où les simulations numériques ne permettraient pas de converger, nous explorons également une technique hybride SMP/Retouches locales (Robot, Ion Beam Finishing, Magneto-Rheology Finishing, etc…).
Contact : Michel Marcos, M. FERRARI (GRD)
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SOPHIE-RED
Le projet SOPHIE-RED a pour but de pérenniser et d’améliorer les performances de l’instrument SOPHIE installé au télescope T193 de l’Observatoire de Haute Provence depuis 2006, lui-même successeur d’ELODIE qui a permis de découvrir la première exoplanète.
Le LAM a la responsabilité scientifique du projet au sein du Groupe Systèmes Planétaires et le service optique est impliqué techniquement sur les tests de caractérisation de la nouvelle caméra et son intégration sur le spectromètre SOPHIE prévue en 2022.
Contact : Fabrice Madec
