17/01/2015

Le LSST, un télescope vraiment pas comme les autres

Le LSST n'est pas le plus grand télescope du monde, loin de là, mais c'est peut-être le plus innovant de tous les grands télescopes actuellement en cours de fabrication. LSST est l'acronyme de Large Synoptic Sky Survey, comme son nom l'indique, il a pour but d'imager la totalité du ciel (austral). Le LSST va ainsi scanner le ciel en continu, à la recherche d'objets évoluant rapidement temporellement (des supernovas ou des étoiles variables par exemple) ou spatialement (des astéroïdes).



Vue générale du Large Synoptic Sky Survey (LSST).
Le LSST, pour pouvoir scanner tout le ciel austral en l'espace de seulement trois nuits, doit pouvoir posséder d'une part un très grand champ de vue, et d'autre part une mobilité de ses miroirs très aisée, mais aussi une très grande luminosité, dans notre jargon, un rapport Focale/Diamètre (F/D) le plus faible possible. Il doit pour cela avoir une petite distance focale et donc être très compact. C'est pour répondre à ces contraintes que les ingénieurs ont pensé à appliquer une formule très particulière pour ce grand télescope : utiliser non pas deux miroirs comme c'est généralement le cas sur des formules de type Newton ou Newton-Cassegrain, mais trois miroirs, dont deux sont situés sur le même bloc de verre... Il s'agit d'une formule optique de type "Paul Baker", le rapport F/D y est égal à 1,23 seulement, ce qui procure une luminosité exceptionnelle.

Cette pièce optique tout à fait étonnante vient tout juste d'être terminée la semaine dernière dans un laboratoire en Arizona, après un polissage qui a duré 6 ans, sur ce bloc de verre qui avait été fondu en 2008, puis laissé à refroidir pendant de longs mois avant le début de la phase de polissage. 
Ce double miroir est appelé M1/M3, car il contient de fait le miroir primaire M1 et le miroir tertiaire M3. M1 est un grand anneau de diamètre maximal de 8,4 m (tout de même), qui contient en son centre le miroir M3, de courbure plus importante et de diamètre de l'ordre de 3 m, lui même percé en son centre.

Ce bloc de verre de 22 tonnes sera ensuite recouvert d'une couche métallique réfléchissante pour devenir un véritable miroir. Le miroir M2 est lui aussi percé en son centre, pour laisser passer la précieuse lumière vers l'imageur, situé en partie supérieure, et muni d'un capteur de 3,2 gigapixels. La conception originale du LSST, que ce soit dans son système optique ou son système optoélectronique de production d'image, est entièrement dédiée à l'imagerie à très grand champ. Chaque image produite par le LSST couvrira une zone de 3,1° x 3,1°, l'équivalent de 40 pleines lunes.
Malgré cette avancée majeure dans le projet qu'est l'arrivée de la pièce optique principale en fabrication depuis plus de 6 ans, ce n'est qu'à l'été dernier que la National Science Foundation américaine a débloqué le gros du financement pour le LSST : 473 millions de dollars, et ce n'est que ce mois-ci que le Department of Energy a, lui, débloqué les fonds dédiés à l'imageur (168 millions de dollars). 

Le double miroir M1/M3 du Large Synoptic Sky Survey (LSST collaboration)
Les premiers développements de conception du LSST avaient été portés par un consortium associatif regroupant près de 40 universités, mais pour le double miroir M1M3 et le secondaire M2, c'est un financement privé qui a pris le relai, où on y trouve de multiples fondations philanthropiques comme par exemple la fondation de Bill Gates qui a donné 10 millions de dollars, ou encore la fondation Charles and Lisa Simonyi for Arts and Sciences, qui a donné 20 millions de dollars.

Jusqu'à cette décision de financement de la NSF de l'été dernier, de sérieuses incertitudes régnaient sur le LSST, avec l'éventualité de devoir conserver un grand miroir hors du commun dans un hangar durant des décennies en attendant un nouveau projet. Mais les incertitudes sont désormais derrière nous, le miroir M1M3 ne devrait patienter que quelques années supplémentaires dans un hangar de l'aéroport de Tucson, avant de voir ces premiers photons astrophysiques.
Le LSST devrait être mis en service en 2022 sur le Cerro Pachon, une montagne des Andes chiliennes spécialement aménagée pour l'accueillir. Des dizaines d'années d'observations et des Petabits de données seront alors à la disposition de milliers d'astrophysiciens.

Sources :

Mirror, mirror
Kathryn Jepsen
Symmetry mag 12 jan. 2015

Collaboration LSST
http://www.lsst.org/lsst/

2 commentaires :

Youx a dit…

Bonjour Eric,
Le futur télescope LSST possède-t-il une optique adaptative?
Est-ce possible avec un miroir primaire coulé dans la même pièce que le tertiaire?

Vous dites dans les commentaires: "...un rapport Focale/Diamètre (F/D) le plus faible possible. Il doit pour cela avoir une très grande distance focale..."
Vous n'aviez pas voulu dire un très grand diamètre?

Respectueusement,
Youx

Dr Eric SIMON a dit…

Oui, le LSST a une optique adaptative. Aujourd'hui, tous les grands télescopes possèdent des systèmes de ce type, c'est devenu incontournable.

Vous avez relevé une coquille, on veut un très petit rapport F/D pour avoir une grande luminosité, et donc c'est une PETITE longueur focale qui est recherchée ici, d'où la compacité... Mea culpa. Je corrige.