La haute résolution angulaire pour l`observation de l`Univers et de la

La haute résolution angulaire pour l’observation de l’Univers et de la Terre: Optique
Active, analyse de front d’onde, concepts instrumentaux innovants
Nom, prénom du proposant CNES : Bret-Dibat thierry
Sigle du proposant : DCT/SI/IN
Email du proposant : [email protected]
Laboratoire d’accueil envisagé :
Laboratoire d'Astrophysique de Marseille
Directeur de Recherche envisagé : FERRARI Marc
Profil du candidat :
Ecoles d’Ingénieurs optique ou physique, Master Recherche en physique ou astronomie
Spécificités souhaitées : Optique / traitement du signal / automatique.
Descriptif du sujet :
Les futurs grands observatoires et instruments spatiaux dédiés aux Sciences de l’Univers et de la Terre
auront une résolution telle que l’on ne pourra plus les construire de manière hyper-stable. Du fait de leur
taille, leurs structures opto-mécaniques seront sensibles aux variations de l’environnement thermique et
aux conditions d’apesanteur. Dans ce contexte, le développement de l’Optique Active et Adaptative
Spatiale est aujourd’hui identifié comme un volet stratégique de l’observation de la terre et de l’univers
depuis l’espace. La très haute résolution angulaire demandée par les futurs programmes spatiaux conduit
à étudier deux problématiques complémentaires : la spatialisation des composants actifs permettant la
correction de front d’onde insitu, ainsi que les problématiques d’analyse de front d’onde extrêmement
précises, sensibles et robustes.
A l’instar des grands télescopes dédiés à l’astronomie au sol, les grands instruments spatiaux devront
être actifs afin de s’adapter à leurs conditions environnementales, compenser les désalignements, les
déformations thermo-élastiques de leurs structures ou encore les différences d’environnement entre
réglage au sol et conditions spatiales.
Réaliser de tels instruments actifs demande la mise en œuvre une boucle de contrôle faisant intervenir
deux éléments principaux : un capteur permettant de cartographier l’erreur de front d’onde et un
élément optique actif (miroir déformable) corrigeant ces erreurs afin d’optimiser la qualité d’image.
Le Laboratoire d’Astrophysique de Marseille et l’ONERA/DOTA développent, en partenariat avec le CNES,
deux bancs optiques expérimentaux permettant la validation de la correction de front d’onde par un
composant spatialisable et de nouveaux algorithmes associés à l’analyse de front d’onde en source
étendue.
La thèse, à l’interface de ces deux études, porte sur le couplage optimum des méthodes de mesures et
de correction pour un télescope spatial « pleinement actif ». En partant des besoins observationnels, il
s’agira de proposer et d’intégrer des concepts instrumentaux innovants tels que des structures
adaptatives conférant aux systèmes optiques complexes une flexibilité et des performances optimales. Le
LAM apportera sa connaissance des structures actives et des problèmes liées à la spatialisation de
composants actifs et l’ONERA son expérience en analyse de front d’onde et stratégie de commande pour
les optiques actives et adaptatives au sol et dans l’espace.
En s’appuyant sur des études théoriques et des simulations numériques (développées depuis plusieurs
années dans les deux laboratoires), le/la candidat(e) validera les différentes solutions proposées sur les
bancs MADRAS (composants actifs) et RASCASSE (concepts de métrologie). Une attention particulière
sera portée aux processus d’étalonnages indispensables à la bonne mesure et correction des aberrations
instrumentales, condition sine qua none à l’obtention des performances ultimes d’un télescope actif.