imageur de fresnel journées gahec12 janvier 2011 1 laurent koechlin l'imageur de fresnel et le...
TRANSCRIPT
Imageur de Fresnel Journées GAHEC 12 janvier 2011 1
Laurent Koechlin
L'imageur de Fresnelet le projet FDAI-UV
Imageur de Fresnel Journées GAHEC 12 janvier 2011 2
Sommaire
• Domaines astrophysiques concernés- objets du système solaire
- formation des systèmes exoplanétaires
- astrochimie et physique des galaxies
• Résultats au sol et principe optique
• plans de développement pour le spatial
Imageur de Fresnel Journées GAHEC 12 janvier 2011 3
"Science cases" groupe 1 : Système solaire
- Objets du système solaire accessibles avec un imageur de 4m spatial
Résolution linéaire 5 km, champ 5000 km à I UA, λ = 150 - 250 nm
Aurores sur planètes gazeuses
Statistique des densités et formes des astéroïdes
12000 champs accessibles en 5 ans
Imageur de Fresnel Journées GAHEC 12 janvier 2011 4
"Science cases" groupe 2 : disques protoplanétaires
Environnements stellaires, disques protoplanétaires (formation des systèmes planétaires et exoplanètes)
Plusieurs autres cibles proches :
TW Hya (56 pc)Taurus, Lupus,Ophiucus (140 pc)
et groupe NUVA
Simulation numérique Imageur de Fresnel (T.Raksasataya)
12000 champs accessibles en 5 ans avec un imageur de 4m
Imageur de Fresnel Journées GAHEC 12 janvier 2011 5
"Science cases" groupe 3 : Galaxies
Etude fine du premier maillon (Z<2) permettant de comprendre la physique des objets lointains.
- Nuages moléculaires dans notre galaxie- nébuleuses par réflexion- Objets compacts, AGN
Images H. ATEK, D.Kunth et al. http://obswww.unige.ch/~hayes/LymanAlpha/
12000 champs accessibles en 5 ans avec un imageur de 4m
L'imageur de Fresnel permettrait de voir ces champs à très haute dynamique,d'explorer l'environnement proche des objets compacts et très lumineux.
Imageur de Fresnel Journées GAHEC 12 janvier 2011 6
"Science cases" groupe 3 : astrochimie et galaxies
- Pour préparer ces science cases: coopérations en cours avec:à l'IRAP
GAHECSISU
à l'IAPgroupe de D.Kunth
à l'UMC (Madrid)groupe de Ana Ines Gomez de Castro
Imageur de Fresnel Journées GAHEC 12 janvier 2011 7
Validations au solObservatoire de la Côte d'Azur, coupole du grand équatorial
Imageur de Fresnel Journées GAHEC 12 janvier 2011 8
Tests sur le cielEn parallèle sur le tube du grand équatorial (Nice)
Bande passante 650 à 900 nm
Module récepteur
Grille primaire
696 Zones50 μm d'épaisseur20 cm de côté
Photo D.Serre
Action R&T CNES R-S08/SU-0002-014
Imageur de Fresnel Journées GAHEC 12 janvier 2011 9
Tests sur le ciel juillet 2009 et janvier à mars 2010
Photo D.Serre
résolution 0.8" champ 800" λ0 = 800 nm Δλ = 100 nm
Imageur de Fresnel Journées GAHEC 12 janvier 2011 10
10
Test sur la lune avec la grille de Fresnel 20 cm
composite de 2 images
44 km
Imageur de Fresnel Journées GAHEC 12 janvier 2011 11
Saturne et satellites
Imageur de Fresnel Journées GAHEC 12 janvier 2011 12
Tests sur le ciel avec la grille de 20 cmImagerie Haute dynamique Janvier - Février 2010
Sirius ABSeparation 6"Magnitudes -1.5 / 8.5650-740 nm
M 42et le trapèze θ Orionséparation 4.3"
Imageur de Fresnel Journées GAHEC 12 janvier 2011 13
Tests sur le ciel avec la grille de 20 cmPhobos & Deimos, les satellites de Mars.
Contraste 400 000
Images des Satellites de Mars, bande spectrale 650-740 nmavec une ouverture de 20 cm (jamais fait avant, à notre connaissance)
Feb 13, 2010 - 01:08 Feb 13, 2010 - 01:19
Imageur de Fresnel Journées GAHEC 12 janvier 2011 14
Onde plane
foyer
Ordre 0 : onde plane
lentille ou miroir focalise par réfraction ou reflexion
Grille de Fresnel focalise par diffraction
Ordre +1 : convergent
Foyer primaire
Lentille
Transmission binaire
Onde sphérique
Comment ça marche ?
Imageur de Fresnel Journées GAHEC 12 janvier 2011 15
Lumière parasite confinée dans les aigrettes.
T+1 < 10%
Image
pupille
F = Cgr2 / (8 N )
Principe optique
Imageur de Fresnel Journées GAHEC 12 janvier 2011 16
focale
Réseau correcteur (ordre -1) Optique de
champ
Image finale achromatique
Grille
plan pupille
Module Grille de Fresnel
Module Récepteur
masque
plan image 1dispersé
Ordre 0
refocalisation
Instrumentation focale
Schéma optique d'un imageur de Fresnel spatial
Imageur de Fresnel Journées GAHEC 12 janvier 2011 17
Télescope spatial proposé pour l'astrophysique UV
Optique de champ : télescopede 60 cm de diamètre.Correction du chromatisme:Réseau concave de Fresnel,15 cm de diamètreInstrumentation focale :Spectro-imageursdétecteurs
Module "grille primaire"3.6 à 4 m de diamètre, 700 zones
Module récepteur
Vol en formation
Imageur de Fresnel Journées GAHEC 12 janvier 2011 18
Etude de phase zéro CNES : pour 4m, 10m, 30m : étude faite
Etat des financements
R&T CNES pour validations UV 2011 : demandée
ANR pour développements UV 2011-2014 : demande envoyée demain midi
ESA CV2 pour télescope spatial UV européen 2025 : proposition soumise
RTRA STAE- tests UV en laboratoire 2010 : 60% du financement accordé
dépensé en quasi-totalité
Imageur de Fresnel Journées GAHEC 12 janvier 2011 19
Etat de préparation en janvier 2011
- Démarrage 2005, validation sol 2008, validation ciel 2010.
- 2 thèses sur le sujet soutenues, cofinancées CNRS-Thales Alenia Space
- Groupes de travail sur les thèmes astrophysiques et l'instrumentation :IRAP - IAP - OCA - CfA Cambridge - UMC Madrid.
- 9 articles sur l'imageur de Fresnel publiés par le groupe en 2010.
- Financements et ressources humaines pour l'avenir ?
Imageur de Fresnel Journées GAHEC 12 janvier 2011 20
Avec 4m d'ouverture dans l'UV à 121 nm, on va avoir une résolution angulaire de 7 mas,soit nettement meilleure que celle du HST et des autres télescopes UV.
Et surtout une dynamique dans les images supérieure à 105
Images HST prises H. ATEK, D.Kunth et al. http://obswww.unige.ch/~hayes/LymanAlpha/