L'IN2P3 livre le changeur de filtres du télescope LSST
Publié par Redbran le 29/09/2019 à 14:00
Source: CNRS IN2P3
Les scientifiques vont enfin pouvoir souffler. Dans la salle blanche du Laboratoire de physique des hautes énergie (LPNHE), les pièces du changeur de filtres du futur télescope LSST sont soigneusement emballées et prêtes à partir vers Stanford en Californie. Elles y seront intégrées à l'énorme caméra (Le terme caméra est issu du latin : chambre, pour chambre photographique. Il désigne un appareil de prise de vues animées, pour le cinéma, la télévision ou la vidéo.) de l'instrument, la plus grosse jamais fabriquée. Une livraison qui couronne cinq années de travail de construction menées tambour battant par 5 laboratoires de l'IN2P3 (L'Institut national de physique nucléaire et de physique des particules (IN2P3) est un institut de recherche fondamentale du CNRS dont le domaine de recherche est comme son nom l'indique la physique nucléaire et des particules. Il a...).


Changeur de filtres sur son banc d'essai - Image CNRS IN2P3

Le changeur de filtres est un automate (Un automate est un dispositif se comportant de manière automatique, c'est-à-dire sans intervention d'un humain. Ce comportement peut être figé, le système fera...) bardé d'électronique qui sera directement fixé sur la caméra du télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument...) et pourra enlever et placer devant l'objectif 6 filtres différents. Grâce à lui, les astronomes pourront chausser de multiples lunettes et observer l'univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) visible dans toutes ses composantes. Au-delà du principe assez basique, c'est un véritable défi que chercheurs et ingénieurs de l'IN2P3 ont relevé tant le cahier des charges (Un cahier des charges est un document visant à définir exhaustivement les spécifications de base d'un produit ou d'un service à réaliser. Outre les...) était ambitieux techniquement. Qu'on en juge (Le juge peut être un professionnel du droit, désigné ou élu pour exercer son office. Il peut également être un simple citoyen appelé temporairement à rendre la justice : c'est...). L'appareil manie (La manie (du grec ancien μανία / maníā « folie, démence, état de fureur ») est une maladie...) dans un espace extrêmement exigu quelque 200 kg de filtres qu'il doit positionner à 0,1 mm près devant l'objectif. Par ailleurs il doit tenir 100 000 cycles et manier les fragiles filtres de 70 cm de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le diamètre est aussi la longueur de...) avec la plus grande délicatesse pour ne pas les briser. "Si jamais un filtre (Un filtre est un système servant à séparer des éléments dans un flux.) cassait, il faudrait 1 an pour le remplacer et surtout le jeu de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) collectées serait tronqué" précise Pierre Antilogus, responsable scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.) du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité de contribution, et...). Une catastrophe (Une catastrophe est un événement brutal, d'origine naturelle ou humaine, ayant généralement la mort et la destruction à grande échelle pour conséquence.).

Un appareil parfait du premier coup

On imagine l'angoisse des chercheurs quand au mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) de juin dernier ils ont assemblé pour la première fois toutes les pièces du puzzle pour tester le fonctionnement du changeur de filtres. "C'était le moment le plus critique" ajoute le directeur de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la...), "le moment de vérité où l'on vérifie que tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) ce qui a été simulé et conçu sur ordinateur (Un ordinateur est une machine dotée d'une unité de traitement lui permettant d'exécuter des programmes enregistrés. C'est un ensemble de circuits électroniques permettant de manipuler des données sous forme...) s'imbrique bien et se comporte proprement. Dans l'industrie automobile (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un moteur. Ce véhicule est conçu pour le transport...), ils s'autorisent à rater quelques prototypes avant d'arriver au modèle final, dans notre cas, il fallait obtenir l'appareil parfait du premier coup." Le doux ronronnement du changeur de filtres en action a vite rassuré tout le monde (Le mot monde peut désigner :).

Tant mieux car les motifs de s'arracher les cheveux avaient déjà été suffisamment nombreux. A commencer par la différence entre l'alliage (Un alliage est une combinaison d'un métal avec un ou plusieurs autres éléments chimiques.) porteur de la caméra et celui du changeur de filtres. L'aluminium (L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13. C’est un élément important sur la Terre avec 1,5 % de la...) plus léger pour le premier, l'acier (L’acier est un alliage métallique utilisé dans les domaines de la construction métallique (voir aussi l’article sur la théorie du soudage de...) plus robuste pour le second. "Dans le cas de pièces de grande taille, les différences de dilatation (La dilatation est l'expansion du volume d'un corps occasionné par son réchauffement, généralement imperceptible. Dans le cas d'un gaz, il y a dilatation à pression...) deviennent un vrai problème" continue le responsable scientifique, "il a fallu résoudre cette incompatibilité en inventant des fixations hybrides faites de grandes vis et de caoutchouc." Des soucis de ce genre il y en a eu légion, mais ils ont tous été surmontés et le changeur va pouvoir être livré comme prévu aux américains et monté sur la caméra durant l'hiver (L'hiver est une des quatre saisons des zones tempérées.).

La plus grande caméra jamais fabriquée

La suite de l'histoire s'écrira avec la première lumière (L'expression première lumière désigne le moment où un télescope astronomique nouvellement installé reçoit et enregistre ses premiers photons venus du ciel. Les astronomes utilisent ce terme pour...) du télescope situé au Chili programmée en octobre 2022. Commencera alors ce qui devrait être le point (Graphie) d'orgue de l'astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer leur origine, leur évolution, leurs propriétés physiques et chimiques. Elle ne doit pas être confondue...) moderne. LSST cumule en effet deux caractéristiques qui en font un instrument unique en son genre. Tout d'abord, son oeil qui est doté de la plus grande caméra jamais fabriquée. Avec 3200 mégapixels elle embrassera une portion de ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) grande comme 40 pleine-lunes et filmera l'intégralité du ciel de l'hémisphère sud (L'hémisphère sud ou hémisphère austral est la moitié du globe terrestre qui s'étend entre l'équateur et le pôle Sud. En astronomie, ce...) quelques 80 fois par an. Ensuite LSST est doté d'un miroir (Un miroir est un objet possédant une surface suffisamment polie pour qu'une image s'y forme par réflexion et conçu à cet effet. C'est...) collecteur de 8,4m pour percevoir les objets les plus ténus de l'Univers. Au final, ce télescope de tous les superlatifs produira pendant 10 ans un film détaillé de l'Univers dans lequel les astronomes font pouvoir venir se servir pour explorer toutes les facettes de cette immensité noire.


Depuis son site au Chili, le télescope LSST photographiera l'intégralité du ciel de l'hémisphère sud quelques 80 fois par an pendant 10 ans - Image Todd Mason, Mason Productions Inc. / LSST Corporation

"LSST aura une multitude d'applications" précise Pierre Antilogus. "L'étude des phénomènes dynamiques par exemple, comme les astéroïdes et en particulier les astéroïdes géocroiseurs, les étoiles variables de la galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la suite de deux autres Galaxie, cette...), le mouvement propre (En astronomie, on appelle mouvement propre le mouvement apparent des étoiles sur la sphère céleste. Il fut découvert en 1718 par Edmund Halley lorsqu'il...) des étoiles, les supernovæ, ou encore les noyaux actifs de galaxies. Mais il pourra aussi servir à repérer les phénomènes cosmiques pointés par les détecteurs d'ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans...) gravitationnelles, à peser l'univers aussi ou encore à le cartographier très précisément."

En attendant cette révolution astronomique, l'équipe en charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu...) du changeur de filtres va rester sur le pont (Un pont est une construction qui permet de franchir une dépression ou un obstacle (cours d'eau, voie de communication, vallée, etc.) en passant par-dessus cette séparation. Le franchissement...). Elle a gardé dans ses salles blanches un deuxième exemplaire de l'appareil pour peaufiner la programmation (La programmation dans le domaine informatique est l'ensemble des activités qui permettent l'écriture des programmes informatiques. C'est une étape importante de la conception de...) de l'automate qui est encore loin d'être achevée. Elle a deux ans pour parvenir à une logique (La logique (du grec logikê, dérivé de logos (λόγος), terme inventé par Xénocrate signifiant à la fois...) dépourvue de défauts et optimisée à l'extrême. Défi relevé !

Avalanche de données sur le Centre de calcul de l'IN2P3

L'IN2P3 va traiter la moitié des images numériques collectées par le télescope. Ainsi, à partir de 2022, c'est une avalanche de quelques 15 Téraoctets de données brutes qui vont déferler sur le Centre de calcul de l'institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical...) (CC-IN2P3) à Lyon chaque jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent...) et qu'il faudra traiter afin que les images puissent être utilisables par les astronomes. En 10 ans le télescope va ainsi produire un gigantesque jeu de données de 500 Pétaoctets qui sera hébergé en France et aux Etats-Unis.

Pour aller plus loin

Le fil tweeter @LSST_France suit l'évolution du changeur de filtre et propose des photos et des vidéos.

Une vidéo (La vidéo regroupe l'ensemble des techniques, technologie, permettant l'enregistrement ainsi que la restitution d'images animées, accompagnées ou non de son, sur un support adapté à...) montrant le changeur de filtres en action.

Le reportage réalisé par France Culture (La définition que donne l'UNESCO de la culture est la suivante [1] :) pour l'émission "La méthode scientifique (On appelle méthode scientifique l'ensemble des canons guidant ou devant guider le processus de production des connaissances scientifiques, que ce soit des observations, des expériences, des raisonnements, ou des calculs théoriques.)".

Le site LSST France.

À propos de LSST

Le projet LSST est une collaboration internationale pilotée par les Etats-Unis. Elle rassemble 18 partenaires internationaux dont la France, contributeur important, qui est chargée de la construction du changeur de filtres et la gestion de la moitié des données générées par le télescope. C'est l'institut IN2P3 du CNRS qui pilote la participation française avec 10 de ses unités mobilisées (APC, CCIN2P3, CPPM, LAL, LAPP, LMA, LPC, LPNHE, LPSC et LUPM). Le Chili, l'autre contributeur important hors Etats-Unis, hébergera le télescope. Les autres partenaires internationaux participeront essentiellement à l'exploitation de l'observatoire.

Contacts:

- Gaëlle Shifrin - Responsable communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine (télécommunications, nouvelles...) LSST
gshifrin at in2p3.fr

- Clémence Epitalon - Chargée de communication IN2P3.
clemence.epitalon at cnrs.fr

- Berrie Giebels - DAS Astroparticules et cosmologie (La cosmologie est la branche de l'astrophysique qui étudie l'Univers en tant que système physique.).
berrie.giebels at in2p3.fr
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