Principe technique

S'affranchir des Limites

"L'hypertélescope promet une révolution scientifique"

Les cinq plus grands miroirs monolithiques existants, construits au tournant des années 2000 ont un diamètre de 8,4 m. Quatre d’entre eux équipent le VLT (Very Large Telescope) implanté par l’ESO (European Southern Observatory) au Chili, le 5e équipe le télescope japonais Subaru à Hawaï. Les très grands télescopes en développement seront équipés de miroirs fragmentés jointifs atteignant une surface totale dépassant les trente mètres.

L'hypertélescope est un télescope astronomique géant conçu sur un nouveau principe dont le miroir principal est composé de nombreux petits miroirs non jointifs disposés de façon très précise sur une surface virtuelle sphérique ou parabolique. On parle alors de télescope dilué.

Les faisceaux lumineux réfléchis par les petits miroirs placés au sol convergent et interfèrent en un point focal où ils forment une image. Ces faisceaux sont repris dans un dispositif optique placé dans une nacelle suspendue au-dessus du sol.

Carlina

La Faisabilité

Schema_general-hypertelescope-150x150C'est à l'Observatoire de Haute-Provence qu'a pu être mis au point et testé le principe d'une nacelle focale suspendue à plusieurs dizaines de mètres au-dessus d’un réseau de miroirs, à l'origine sous un ballon. Ce qui a permis de déterminer sa faisabilité et ses possibilités d'application en imagerie astronomique.

C'est là qu'a été construit le premier prototype de télescope dilué constitué d’un réseau de miroirs épousant au sol la courbure d’un miroir sphérique virtuel géant.

Ceci a permis de développer les techniques d’asservissement et de techniques métrologiques qui permettent de manœuvrer la nacelle à distance avec une précision suffisante.

L’image renvoyée par les miroirs sur la nacelle est faiblement lumineuse au centre du champ. le dispositif optique placé dans la nacelle de l’Ubaye comprend un «densifieur de pupille». Il s'agit d'une combinaison optique originale mise au point par Antoine Labeyrie au Collège de France et qui permet de regrouper les faisceaux lumineux des interférences vers le centre du champ.

L'image obtenue est alors plus nette et plus lumineuse. Les pics d'interférences ont perdu leur intensité.

Schéma du densifieur de pupille

Principe-de-lhypertelescope-densifieur-de-Pupille

 

Image avant et après le densifieur de pupille

schéma-densification

Technique de suivi des astres

Les astres se déplacent sur la voute céleste tout au long de la nuit. Ce mouvement est dû à la rotation de la terre. Pour assurer leur suivi lors des observations, ce n'est pas le miroir qui est orienté contrairement aux télescopes classiques. Le miroir est fixe sur le sol et c'est seulement le récepteur focal qui se déplace avec une nacelle mobile suspendue au-dessus du sol.

Positionnée très précisément à l’aide de 6 câbles manœuvrés par des moteurs pas à pas, elle pointe le reflet de l’astre dans les miroirs, un peu comme vous pourriez suivre en bougeant la tête le reflet d'un avion dans une vitre.

Après traitement par le dispositif optique, l’image de l’astre est transmise grâce à un système de renvoi vers un petit télescope au sol qui suit les déplacements de la nacelle avec une grande précision.

schéma-sphère-focale

Schéma du déplacement de la nacelle optique sur la sphère

Qualité d'image

Le traitement optique des faisceaux lumineux réfléchis par les petits miroirs du « miroir dilué » permet d’obtenir une qualité d’image proche de celle d’un miroir géant d’un seul bloc. La différence tient à la surface totale de miroir utilisée qui permettra de collecter plus ou moins de lumière.

Deux-tripodes-zone-miroirs-automne-vue-vers-lOuest--1024x413Les deux tripodes de la "zone des miroirs" à peine visibles dans le paysage.

Pour aller plus loin...

Présentation de l'hypertélescope ->  Principe de l'Hypertélescope (Format PDF)

Voir conférence du Collège de France du 5 juin 2013 -> Journée Collège de France, Chaire d'astrophysique observationnelle  (Format vidéo, durée 5h40)

Article Harvard University sur le principe de télescope dilué -> lire l'article  (Langue anglaise)

Visitez le site le l'observatoire de haute Provence -> Site web de l'OBS

Article Observatoire de la côte d'azur -> https://lise.oca.eu/spip.php?rubrique26