Control of robotic telescopes and of large ground-based and spaceborne stellar interferometers: the case-study of the OVLA prototype telescope featuring a spherical mount and active optics.
Contrôle des télescopes automatiques et des grands interféromètres stellaires terrestres et spatiaux :
cas du télescope prototype OVLA à monture sphérique et optique active
Résumé
Project OVLA (Optical Very Large Array) consists in a large stellar interferometer designed to provide high resolution snapshot images in visible and infrared wavelengths. It is composed of 27 mobile telescopes distributed on a flat site of several kilometres. Indeed, the mobility of the telescopes during the observation maintains the optical paths equality as well as the u-v plane coverage uniformity.
Robotic, stable, light weight and compact telescopes are needed for such an interferometer. A 1.52m prototype telescope is under construction at OHP. It features a spherical mount and an active mirror. For budgetary purposes, the mirror is made of 24mm-thick ordinary glass. The deformations of the mirror are then compensated by 29 actuators.
My preliminary work was the study and the realisation of the control systems of the mount and of the active mirror. I also detail the heating system of the mirror surface, which allows an efficient compensation of the thermal deformations.
The first results obtained on the sky with the active mirror in the spherical mount are presented. The future as well as the technological and industrial repercussions of the OVLA prototype telescope are also discussed.
Moreover, I study the principle of the "densified pupil" (Labeyrie, 1996) which improves considerably the contrast of the images obtained at the focus of an interferometer. I show that it is possible to transform the initial concept of OVLA into a true hypertelescope.
Lastly, within the TPF study ordered by NASA, I present a model of solar sails to point and cophase a space interferometer composed of several free-flyers. Such space interferometers should provide direct images of exoplanets.
Robotic, stable, light weight and compact telescopes are needed for such an interferometer. A 1.52m prototype telescope is under construction at OHP. It features a spherical mount and an active mirror. For budgetary purposes, the mirror is made of 24mm-thick ordinary glass. The deformations of the mirror are then compensated by 29 actuators.
My preliminary work was the study and the realisation of the control systems of the mount and of the active mirror. I also detail the heating system of the mirror surface, which allows an efficient compensation of the thermal deformations.
The first results obtained on the sky with the active mirror in the spherical mount are presented. The future as well as the technological and industrial repercussions of the OVLA prototype telescope are also discussed.
Moreover, I study the principle of the "densified pupil" (Labeyrie, 1996) which improves considerably the contrast of the images obtained at the focus of an interferometer. I show that it is possible to transform the initial concept of OVLA into a true hypertelescope.
Lastly, within the TPF study ordered by NASA, I present a model of solar sails to point and cophase a space interferometer composed of several free-flyers. Such space interferometers should provide direct images of exoplanets.
Le projet OVLA (Optical Very Large Array) consiste en un interféromètre stellaire dédié à l'imagerie à haute résolution dans le domaine visible et infrarouge. Il est composé de 27 télescopes mobiles répartis sur une base de plusieurs kilomètres. En effet, la mobilité des télescopes assure à la fois l'égalité des chemins optiques ainsi qu'une couverture u-v homogène.
Pour assurer ce besoin de mobilité, chaque télescope OVLA devra être à la fois stable, léger, compact et autonome. Un télescope prototype, d'un diamètre de 1.52m, est en construction à l'OHP. Il possède une monture sphérique et un miroir actif. Pour des raisons de coût, le miroir est en verre ordinaire d'une épaisseur de 24mm seulement. Les flexions du miroir sont alors compensées par 29 actuateurs.
Mon travail a tout d'abord concerné l'étude et la réalisation des systèmes de contrôle de la monture et du miroir actif. Je détaille également le système de chauffage de la surface du miroir permettant de compenser efficacement les déformations thermiques du miroir.
Les premiers résultats obtenus sur le ciel avec le miroir actif dans la monture sphérique sont présentés. L'avenir ainsi que les retombées technologiques et industrielles du télescope prototype OVLA sont également discutés.
Je m'intéresse ensuite au principe de la « pupille densifiée » (Labeyrie, 1996) qui permet d'améliorer considérablement le contraste des images obtenues au foyer d'un interféromètre. Je démontre alors qu'il possible de transformer le concept initial d'OVLA en un véritable hypertélescope.
Enfin, dans le cadre de l'étude TPF lancée par la NASA, je présente un modèle de voiles solaires assurant le pointage et le cophasage d'un interféromètre spatial composé de free-flyers. De tels interféromètres permettront d'obtenir l'image de systèmes exo-planètaires.
Pour assurer ce besoin de mobilité, chaque télescope OVLA devra être à la fois stable, léger, compact et autonome. Un télescope prototype, d'un diamètre de 1.52m, est en construction à l'OHP. Il possède une monture sphérique et un miroir actif. Pour des raisons de coût, le miroir est en verre ordinaire d'une épaisseur de 24mm seulement. Les flexions du miroir sont alors compensées par 29 actuateurs.
Mon travail a tout d'abord concerné l'étude et la réalisation des systèmes de contrôle de la monture et du miroir actif. Je détaille également le système de chauffage de la surface du miroir permettant de compenser efficacement les déformations thermiques du miroir.
Les premiers résultats obtenus sur le ciel avec le miroir actif dans la monture sphérique sont présentés. L'avenir ainsi que les retombées technologiques et industrielles du télescope prototype OVLA sont également discutés.
Je m'intéresse ensuite au principe de la « pupille densifiée » (Labeyrie, 1996) qui permet d'améliorer considérablement le contraste des images obtenues au foyer d'un interféromètre. Je démontre alors qu'il possible de transformer le concept initial d'OVLA en un véritable hypertélescope.
Enfin, dans le cadre de l'étude TPF lancée par la NASA, je présente un modèle de voiles solaires assurant le pointage et le cophasage d'un interféromètre spatial composé de free-flyers. De tels interféromètres permettront d'obtenir l'image de systèmes exo-planètaires.
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