Observatoire de la Côte d`Azur Sujet de stage M2

Laboratoire Lagrange – Observatoire de la Côte d’Azur
Sujet de stage M2
Encadrant :
Patrice Martinez 04 92 00 30 37 [email protected]
Détails :
Durée : 5/6 mois
Lieu : Mont Gros – Nice (Observatoire de la Côte d’Azur)
Domaine : Instrumentation
Niveau d’étude : Master 2
Titre du sujet : Développement d’une unité de phasage pour télescope à pupille segmentée.
Sujet du stage : L’imagerie directe d’exoplanètes est un enjeu majeur de l’astronomie actuelle et des prochaines
décennies. Elle motive la conception d’instruments dédiés avec une exigence de performance toujours plus élevée en
incluant des technologies innovantes. Dans ce contexte un défi d’envergure est l’amélioration de la résolution angulaire
pour aller sonder au plus près de l’étoile. L’augmentation du diamètre du miroir primaire; pour améliorer la résolution
angulaire et collecter plus de photons, est un besoin commun aux missions spatiales et aux télescopes au sol. La
segmentation du miroir ainsi que l’accroissement des structures et contraintes mécaniques (miroir secondaire et
supports du secondaire) sont inévitables. La structure de ce type de pupille est alors dite à géométrie complexe et
génère (parmi d’autres effets) des discontinuités en phase résultant d’un phasage imparfait entre les segments. Ces
effets limitent de manière importante les capacités à atteindre du très haut contraste et nécessitent la mise en œuvre de
solutions conceptuelles et technologiques innovantes et dédiées. Le laboratoire Lagrange, associé à l’Observatoire de la
Côte d’Azur et à l’Université de Nice, joue un rôle majeur dans le développement des techniques instrumentales
dédiées au très haut contraste, et à l’interprétation des données scientifiques. En particulier, le laboratoire Lagrange est
impliqué dans l’exploitation de plusieurs instruments au sol (ASTEP, AMBER, VEGA) et fortement impliqué dans la
nouvelle génération de projet au sol et missions spatiales (SPHERE, MATISSE, GAIA, ELT-PCS). Dans ce contexte,
le laboratoire Lagrange a entamé début 2013 le développement d’un banc de recherche instrumentale appelé SPEED
(Segmented Pupil Experiment for Exoplanet Detection) qui a pour objectif de développer des compétences et
technologies dans le domaine du très haut contraste en préparation des futurs programmes d’observation au sol (E-ELT,
le futur très grand télescope européen) et missions spatiales prévues à l’horizon 2020-2030. Le concept instrumental de
SPEED peut être décrit en plusieurs modules ou briques instrumentales: un étage simulateur de télescope (miroir
primaire segmenté déformable avec 163 segments hexagonaux comprenant 3 actuateurs par segment (piston, tip/tilt),
support du miroir secondaire, et unité de phasage dédié ZEUS), un étage dédié à la correction des discontinuités
pupillaires (association de 2 miroirs déformables hauts ordres à membrane continue de 32x32 actuateurs), un étage
coronographique (PIAA, phase induced amplitude apodization), et un étage imageur avec une camera proche infrarouge. Par ailleurs, SPEED permettra l’utilisation d’un simulateur étoile/planète à l’entrée du banc, ainsi que le
développement d’un caisson sous vide pour isoler le banc de la turbulence locale et s’approcher de conditions
« spatiales ».
L’objectif du stage proposé est directement lié au développement du banc SPEED et porte sur la mise en place de
l’unité de phasage des segments de l’étage simulateur de télescope. Le travail de stage pourra porter sur un ou plusieurs
aspects (portant sur des volets de travail de simulation et/ou travail en laboratoire) : 1/ développement algorithmique
pour permettre la phasage des segments et simuler finement l’unité ZEUS ; 2/ développement de solutions
algorithmiques pour pallier aux effets et limitations introduites par les discontinuités inter segments et supports du
miroir secondaire, 3/ développement et tests de l’unité de phasage sur banc de test; 4/ participation à la préparation de
l’intégration de l’unité de phasage sur le banc SPEED. Le choix des aspects couvert par le stage est corrélé au
développement et avancement du banc SPEED au moment du début du stage.
Profile souhaité :
M2 traitement du signal/optique/astronomie, école d’ingénieur optique/traitement du signal
Poursuite en thèse : Souhaité, demande de financement en cours.