Astrophysics: Cerro Paranal Astronomical Observatory

Situé dans le désert aride d'Atacama au Chili, à 2635 mètres d’altitude, l’observatoire astronomique du Cerro Paranal, projet de l’Observatoire européen austral (ESO), abrite le célèbre Very Large Telescope (VLT), l’instrument optique le plus avancé au monde.

Des hexapodes pour les télescopes auxiliaires

2004 – en cours | C’est sur ce site d’exception que plusieurs dispositifs du CSEM ont été installés. Le VLT est composé de quatre télescopes principaux dotés d’un miroir primaire de plus de huit mètres de diamètre chacun, et de quatre télescopes auxiliaires amovibles placés sur rail, dotés d’un miroir primaire de plus de deux mètres de diamètre. Combinés ensemble, ces instruments complexes permettent de former un « interféromètre géant », équivalent d’un télescope fictif de 200 mètres de diamètre !

La mission des télescopes auxiliaires est de rediriger la lumière afin d’augmenter la résolution du télescope principal. La stabilité de leur miroir est donc cruciale. D’autant que, lors d’une mesure, les télescopes tournent lentement, et le poids de certains éléments fait plier la structure, entraînant des imprécisions. Les experts du CSEM ont conçu des mécanismes de haute-précision, qui sont des bijoux de mécatroniques : Il s’agit d’hexapodes ultra-rigides qui permettent de guider et contrôler le miroir secondaire de chacun de ces télescopes, avec une précision et une stabilité de l’ordre du micromètre. Ces mécanismes viennent compenser les imprécisions générées lors de la rotation des télescopes. Cinq hexapodes de 6 degrés de liberté ont été livrés par le CSEM, et trois d’entre eux équipent à présent les miroirs secondaires des télescopes auxiliaires du site.

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Effacer les perturbations atmosphériques avec NAOS

2001 – en cours | Depuis la terre, les étoiles semblent toutes scintiller. Pourtant, la lumière qu’elles génèrent est constante. Cet effet trompeur est lié aux turbulences de l’atmosphère terrestre (variation de température, de pression, etc.), qui perturbent la lumière en provenance d’une étoile.

Le télescope YEPUN du VLT, l’une des quatre stars de Cerro Paranal, utilise des techniques optiques pour corriger ces turbulences de façon active. C’est l’instrument NAOS (Nasmyth Adaptive Optics System) qui effectue cette opération. Lorsque la lumière arrive sur le télescope, la perturbation de la lumière liée aux turbulences atmosphériques est analysée, un signal de correction est extrait, puis envoyé à un miroir déformable. Ce miroir est doté de plusieurs centaines d’actionneurs, qui adaptent le front d’onde en temps réel, et permettent de reconstituer la lumière émanant de l’étoile, telle qu’elle était avant qu’elle ne pénètre l’atmosphère. Cette astuce permet à YEPUN, télescope de huit mètres, d’observer des objets avec une résolution proche de la limite théorique.

Le CSEM a développé les mécanismes clé dits « field selectors ». Ils permettent, de sélectionner la lumière spécifique de l’étoile la plus lumineuse. La capture d’image prend jusqu’à 20 minutes, et le télescope est en mouvement. Afin que les miroirs puissent suivre la lumière sans perturbation, le CSEM a développé deux mécanismes dits "Tip-Tilt", qui présentent trois degrés de liberté, une stabilité de l’ordre du nanomètre, et qui sont capables de s’orienter très rapidement.

Les mécanismes sont opérationnels depuis 2002. Le CSEM continue à fournir un support, de la maintenance et des formations pour les équipes d’ESO PARANAL.

(Projet ESO mené avec LAOG Grenoble et l’Observatoire de Meudon (Paris))

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Des actionneurs pour un hexapode géant

2009 – en activité | En plus des huit télescopes du VLT, un télescope de 4 m (VISTA), et un de 2,5 m (le VLT Survey Telescope) viennent compléter les équipements de l’observatoire.

Dans ce cas, le CSEM a participé au développement des actionneurs de l’hexapode géant qui équipent le miroir de 4,5 mètres de diamètre du télescope VISTA. Ce projet a été réalisé en collaboration avec NTE (Espagne) et ADS (Italie). Il a été livré en 2005, et est entré en service en 2009.

Plus d’information : www.eso.org/sci/facilities/paranal/telescopes/vista.html