1. 2 pr naiade présentation dsb 07/06/2012 t. fusco dota/hra naiade new approaches in imaging with...
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PR NAIADE Présentation DSB
07/06/2012
T. Fusco DOTA/HRA
NAIADE NEW APPROACHES IN IMAGING WITH ADAPTIVE-OPTICS AND DECONVOLUTION
(Nouvelles Approches d’Imagerie par optique Adaptative et DEconvolution)
Thierry Fusco
ONERADOTA/HRA
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De grands défits scientifiques …
détection et caractérisation d'exo-terres
Transits
Radial Velocity
Galaxies à grand red-shift
Naissance & évolution de l'univers
EPICS
Contraste = 109
SR 100 %
Maitrise sub-nanométrique
du front d'onde
SPHERE
Contraste = 106
SR ~ 90%
Objets très faibles + Etude statistique
Couverture de ciel : 100 % -- SR ~ 50 %
Champ = 25 arcmin² (25x plus que l'existant VLT)
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… reliés à des innovations technologiques
LIFTHigh Flux
LIFTLow Flux
Tip Tilt Focus Sphere
Etude des premiers ages de l'univers
Analyse de front d'onde "mixte"(étoiles laser et naturelles)
Senseur dédié "Natural Guide Star" (LIFT)
Senseur dédié "Laser Guide Star"
Fusion de données
Reconstruction tomographique du volume turbulent
Etalonnages & opérations sur le ciel
Lois de commande complexes
(gd nombre de degrés de liberté)
Traitement de données
Reconstruction de PSF
déconvolution de données 3D
Concepts à optimiser et à valider "on-sky"
détection et caractérisation d'exo-terres
Maitrise nanométrique du front d'onde
Multi-stage Wavefront sensing
1er étage (rapide et sensible)
Pyramid WFS
2ième étage (lent et ultra précis)
coronographique WFS
l'étalonnage, operation & post-traitement
Identification/correction de perturbations externes
windshake, vibrations, residus de cophasage …
Traitement d'image multi-spectrales coronographiques
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Contexte instrumental : nouveaux concepts d'OA et d'imagerie pour les futures générations de télescopes géants
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Un context idéal : les instruments de 2nd génération de l'E-ELT
Instrumentation 1ière lumière
"simple"
Financement ESO
Instrumentation 2ième génération
"complexe"
Besoin de validation de concepts
EAGLE EPICS
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Un socle existant : RG et PRF Cassiopee
Etudes amons de concepts innovants
Demonstration orientée VLT
OA Grand champs Haute dynamiqueHOMER – MCAO- tomography - LQG BOA / SH-Filtré diversité de phase
Etudes spécifiques liées
aux contraintes ELT Ciblées sur les composants et sur
l'extrapolation VLT ELT
& instrumentation de 1ière génération
Etudes spécifiques
Liées aux instruments
de 2ième génération E-ELTEPICS & EAGLE
RG
SPHERE/SAXO
FP7-OPTICON
Démonstration HOMER
Démonstration CANARY
CASSIOPEE
NAIADE
Etudes de phase A E-ELT M4, MAORY, ATLAS, EAGLE
Réalisation instruments 1ière lumière Harmoni, Micado, Metis
Réalisation de composants RAPID, ANDROMEDA, LIFT
Réalisation Instruments 2ième génération
Validation ciel de concepts
essentiels à la réalisation des
instruments EAGLE & EPICS
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Objectifs du projet NAIADE
Disposer des briques conceptuelles
et technologiques essentielles à la
definition et à la réalisation des
systèmes d'OA pour les instruments
de 2ième génération de l'E-ELT
EAGLE & EPICS
OA grand champ & étoiles laser OA extrême Nouveaux challenges liées à l'ELT
Objectifs du PR Grandes thématiques scientifiques
Development de nouveaux concepts d'OA dans leurs environements complexes
• procédures d'identifications de perturbations exogènes • Optimisation globale (AO + instrument + telescope)• Etalonnage fin
Propositions de concepts & améliorations des composants et sous-systèmes clés
• Nouvelles approches d'analyse de front d'onde• Fusion de données • Nouvelles lois de controle (pb spécifiques liés à l'E-ELT)
Validations expérimentales avec en particulier tests sur télescopes
Traitements a posteriori pour une expolitation efficace des données obtenues derrière l'OA
• Reconstruction de PSF • developpement d'algorithmes de post-traitements s'appuyant sur un modèle comportemental fin de l'OA et des instruments
Déclinaison en besoins instrumentaux
Phase de réalisation : 2017 2025
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Description de projet NAIADE
Déclinaisons en besoins instrumentaux
Workpakages
WP 0
Management
WP1
Analyse de FO sur étoiles laser & naturelle
WP2
Etalonnage & opération de système complexes
WP3
Contrôle pour les nouvelles génération d'OA
WP4
Traitement a posteriori après OA
T. Fusco T. Fusco J-M Conan C. Petit L. Mugnier
Suivi du projet
Interactions avec PHASE
Interactions avec astronomes
Interactions avec ESO
Interactions avec partenaires Européens
WFS bas ordres ultra-sensible = LIFT
on-sky tests
Développement et implantion dans une boucle d'OA
on-sky tests
Pyramid WFS
simulation, developpement
lab & on-sky
Specific WFS for LGS
Nouveaux concepts
validations expérimentales
Sub-nanometric
Coronographic WFS = COFFEE Tests sur SPHERE Tests on-sky
Identification de perturbations exogènes
Tests on-sky
Opération de systèmes complexes & impact sur le design et les etallonages
utilisation de HOMER
Tests on sky
Fusion de données LGS/NGS
Tests en labos (HOMER)
Stratégies de simulation et de contrôle pour systèmes d'OA complexes Tests en labo (Homer)
Reconstruction de PSF pour OA grand champ Tests en labo (HOMER)Tests on-sky (MUSE)
Traitement d'imgas coronographiques multi-spectrales
Test on-sky (SPHERE)
Thématiques scientifiques HRASystème / Analyse de FO / Commande / Traitement
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Planning & Manpower
ETP (h) 3000 32000 2300
ETP (h)
WP0 600
3200
1750
1900
1050
TOTAL : 8500 h
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Fournitures
Deliverables (see WP for details) WP Associated ELT instrument
New WFS devices (tested in labs and on-sky) : - LIFT- Pyramid WFS
1MOS (ELT-4/ELT-5) = EAGLEELT-MIR, ELT-EPC = EPICS
Modified HOMER bench 2 MOS (ELT-4 /ELT-5) = EAGLE
Modified ODISSEE bench 1 ELT-MIR, ELT-EPC = EPICS
New control algorithms (tested in labs and on-sky) 3 All
New post processing algorithms (tested on-sky)-wide field AO PSF -Coronagraphic post-processing
4MOS (ELT-4/ELT-5) = EAGLEELT-PCS = EPICS
New calibration procedures (tested in labs and on-sky) 2 All
New simulation tools (dedicated to E-ELT simulations) 3 All
Red = Hardware
Green = software
Italique = on sky test !
+ au moins 1 papier (conf / revue) par an & par WP
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Synergies
Principales Collaborations LAM : WP1, 2, 3
collaborations scientifiquesacces Tel OHP, manpower & materielco-financement / co-direction deTheses
OCA : WP1 acces Tel MEO, support manpower.
IPAG : WP2, 4collaborations scientifiquesco-financement / co-direction deThesesaccees aux données SPHERE, banc FFREE
CRAL : WP4collaborations scientifiquesco-financement / co-direction deThesesaccès aux données MUSE (VLT)
LESIA/Durahm : WP1, 2collaborations scientifiquesAccès au banc CANARY et Tel WHT
L2TI : WP1, 2, 3 collaborations scientifiquesco-financement / co-direction deTheses
ESO : WP1, 2, 4collaborations scientifiquesaccès données VLT
Gemini & Keck observatory : WP1 collaborations scientifiquesaccès données GEMS (MCAO sur GEMINI)
Synergies contractuelles Obtenues
OPTICON 2013-2017- 6000 heures- 100k€ missions / equipements
FUI RAPID 2010-2014
Soumises ERC "IMAKA"
ANR "Compass"
Carnot
Espérées
PEA VISIO
ERC "starting grant" (T. Fusco)
R&T CNES
ERIS (VLT 3ième génération)
E-ELT : phase de construction 1ière génération
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Activités duales : retours attendus pour les activités "défense"
Application directe : Observation de l'espace developpement d'un senseur Pyramide dans NAIADE Essentiel pour VISIO afin de gagner
• en bande passante (70 120 Hz) • En nombre de degré de liberté (8x8 16x16)
Réutilisation des déveleppement NAIADE "quasi" en l'état.
Liens applications astro / defense : une synergie gagnante depuis 20 ans Dévelopements de nouveaux concepts : OA grand champ – XAO
Dévelopements & tests de nouveaux composants : IR WFS, micro-DM, RTC
Imagerie endo-atmosphérique (grand champ, IR-WFS, RTC)
NAIADE : péréniser cette synergie !
Lien avec l'Arme Laser Developpements liés à aux "Laser Guide Star"
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Conclusion
2nd Génération d'instruments pour l'E-ELT OA Extreme (Haute dynamique) : x 1000 en contraste par rapport au VLT (SPHERE) MOAO (grand champ multiplexage) : x 25 en champ par rapport au VLT (MUSE) X 50-100 en terme de nombre de degrés de liberté (VLT ELT)
Une simple mise à l'echelle de solutions techniques déjà éprouvées sur le VLT ne répond pas aux besoins Besoin de nouvelles idées, de nouveaux concepts, de nouveaux composants Critique pour le positionnement de l'ONERA dans les futures phases de réalisation
NAIADE : Développe de nouveaux concepts Tests sur le ciel Propose de nouvelles stratégies d'étalonnage, d'opération et de traitement d'images
Le tout dans un cadre bien défini : instrumentation E-ELT / spécifications des instruments
Fort potentiel d'innovation dans un cadre "systeme" cohérent permettant
de borner et structuer les développements Activites essentielles pour le positionnement de l'ONERA à horizon 2017
sur l'instrumentation astronomique à haute résolution Structuration des activités sur plusieurs années indispensable pour garantir
la pérénisation d'un démarche scientifique ambitieuse le developpement de nouveaux concepts jusqu'aux tests sur le ciel