Caractérisation de la turbulence optique pour la Haute Résolution Angulaire: Étude de l'interaction entre la couche de surface et la coupole des grands télescopes de type E-ELT - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2011

Characterization of the optical turbulence for the High Angular Resolution : Study of the interaction between the surface layer and the dome of the large telescopes of type E-ELT

Caractérisation de la turbulence optique pour la Haute Résolution Angulaire: Étude de l'interaction entre la couche de surface et la coupole des grands télescopes de type E-ELT

Wassila Dali Ali
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 947873

Résumé

In order to improve the observation with High Angular Resolution the telescopes acquire diameters of considerable size. The optimization of these large telescopes like E-ELT requires a characterization of the site as well as the specification of their enclosure. Using an experimental study carried out in the site of the VLT (Paranal) we show that the vertical characterization of the turbulence given by the profiles of Cn2 and outer scale is more representative of the real conditions of observation. Knowing, that the site which will receive the future E-ELT is situated at only few kilometers of Paranal, these results will be used to define the specifications of the compensation systems planned for this new generation of large telescopes. This study also allowed the determination of the surface layer where we established an estimate of its altitude and energy. It has been shown that the surface layer contributes significantly to the degradation of the incoming wavefront. Its localization close to the ground raises questions about its interaction with the telescope's enclosure which are of the same size. LOTUCE a new instrument developed during this work was proposed to study the interaction of this surface layer with the enclosure. Using the measurement of the angles of arrival (AA) on different points of the wavefront, LOTUCE gives an estimate of the optical parameters of turbulence as the Fried parameter, the coherence time and the outer scale. The modelling of local turbulence is then possible by studying the curves of covariance of the AA in the two directions longitudinal and transverse. The last part of this work concerns the temporal evolution of optical turbulence. This study is based on the estimate of the coherence time determined from the statistical analysis of the fluctuations of AA. This method used by GSM was validated by a numerical simulation. These results show that this parameter is more sensitive to the conditions of measurements and the instrumentals constraints.
Afin d'améliorer les moyens d'observation en Haute Résolution Angulaire les télescopes acquièrent des diamètres de taille considérable. L'optimisation de ces grands télescopes de type E-ELT nécessite une caractérisation complète des sites devant les accueillir ainsi que des coupoles qui vont les abriter. En se basant sur une étude expérimentale effectuée sur le site du VLT (Paranal) on montre que la caractérisation verticale de la turbulence donnée par les profils de Cn2 et d'échelle externe est plus représentative des conditions réelles d'observation. Sachant, que le site qui va accueillir le futur E-ELT est à seulement quelques kilomètres de Paranal, les résultats vont servir à définir les spécifications des systèmes de compensation prévus pour cette nouvelle génération de grands télescopes. Cette étude a permis aussi la mise en évidence de la couche de surface et on a établi une estimation de son altitude et de son énergie. On montre que la couche de surface contribue significativement à la dégradation du front d'onde incident sur le télescope. Sa localisation près du sol soulève des questions sur son interaction avec les coupoles qui sont de même taille. LOTUCE un nouvel instrument développé dans le cadre de mon travail de thèse, a été proposé pour étudier l'interaction de cette couche de surface avec la coupole. En se basant sur la mesure des angles d'arrivée (AA) sur différents points du front d'onde, LOTUCE donne une estimation des paramètres optiques de la turbulence comme le paramètre de Fried, le temps de cohérence et l'échelle externe. La modélisation de la turbulence locale est alors possible en étudiant les courbes de covariance des AA dans les deux directions longitudinale et transverse. La dernière partie de ce travail a porté sur l'évolution temporelle de la turbulence optique. Il s'agit d'une étude basée sur l'estimation du temps de cohérence à partir de l'analyse statistique des fluctuations d'AA. Cette méthode utilisée par GSM a été validée par une simulation numérique. Ces résultats montrent que ce paramètre est plus sensible aux conditions de mesures et aux contraintes instrumentales.
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Dates et versions

tel-00880253 , version 1 (05-11-2013)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00880253 , version 1

Citer

Wassila Dali Ali. Caractérisation de la turbulence optique pour la Haute Résolution Angulaire: Étude de l'interaction entre la couche de surface et la coupole des grands télescopes de type E-ELT. Instrumentation et méthodes pour l'astrophysique [astro-ph.IM]. Université Nice Sophia Antipolis, 2011. Français. ⟨NNT : 20708008⟩. ⟨tel-00880253⟩
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