Améliorations sur le plan technique

Le nouveau télescope Epsilon

Le projet C2PU d’enseignement universitaire de l’OCA, dirigé par Lyu Abe, Philippe

Bend-joya et Jean-Pierre Rivet, prévoit la réhabilitation des deux télescopes de 1 m de l’ancien

interféromètre infra-rouge “Soir d’été” de Jean Gay. Le télescope Omicron destiné

unique-ment à des activités d’enseigneunique-ment est aujourd’hui terminé. A terme, il devrait être pilotable

à distance par une connexion internet. Le télescope Epsilon sur lequel PISCO sera monté est

en cours de réalisation.

Le laboratoire LISE (Laboratoire d’Interférométrie Stellaire et Exoplanétaire) de l’OCA,

dirigé par Antoine Labeyrie, est impliqué dans ce projet, en prenant en charge la fabrication

de l’optique devant équiper ces deux télescopes. Les miroirs du télescope OUEST (Omicron)

ont été réalisés en 2010-2012 par David Vernet, le responsable de l’atelier optique de ce

laboratoire. La qualité optique de ce télescope est excellente, comme l’ont montré les

pre-miers essais sur le ciel (voirC2PU-images). D. Vernet est actuellement en train de terminer

le polissage des miroirs du télescope Epsilon (voir Fig.V.1).

La réhabilitation du télescope Epsilon est donc en bonne voie. Le support de PISCO (voir

Sect. V.1.3) est en cours de réalisation à l’atelier mécanique de l’OCA. La fabrication du

barillet (support du miroir primaire) devra être sous-traitée en partie à l’extérieur, à cause

de ses grandes dimensions. L’ensemble des pièces mécaniques devrait être terminé avant

l’automne 2014. Le système de pilotage du télescope Epsilon et de sa coupole sera identique

à celui du télescope Omicron, qui est déjà opérationnel. Sa réalisation ne devrait donc pas

poser de problème. Il est difficile de donner une date pour la fin des travaux, mais il est

probable que la première lumière ait lieu pendant l’hiver prochain (voirsite web C2PU).

Foyer F/12.5 Li^m ite ^d e ^co lli^sion av^ec le ^b er^ce au FP SCHEMA DE PRINCIPE DE LA

FIXATION AU TELESCOPE Echelle: 1’’ = 250mm Projection: Chaise de fixation Support de M4 T a v e lo g ra p h e P IS C O Ellipse pour le positionnement de M4 Miroir M3 Ancrage supérieur Ancrages inférieurs

FIG. V.3: Schéma du montage de PISCO sur le tube du télescope Epsilon de l’OCA (cf. étude de J.-P. Rivet, 2013).

Montage de PISCO sur le télescope Epsilon

Le nouveau télescope Epsilon sera de type Cassegrain, avec deux miroirs secondaires

M2 et M3 alignés sur l’axe du tube. PISCO sera installé sur le côté de ce tube, dans une

position inversée par rapport au montage sur un foyer Cassegrain, l’entrée étant orientée vers

le bas (voir FigV.2). Ce montage a le double avantage d’être facile à mettre en œuvre et de

pouvoir utiliser rapidement un autre instrument placé de l’autre côté du tube, par un simple

basculement du miroir M3.

La caméra montée à l’arrière de PISCO gardera ainsi la même orientation par rapport au

Nord, quelle que soit la direction de l’objet visé. Un montage de type Coudé aurait nécessité

au moins deux miroirs de renvoi supplémentaires et un dispositif de rotation de champ, avec

une incertitude inévitable sur la direction du Nord dans le champ.

J.-P. Rivet a conçu un système astucieux pour le réglage du miroir plan M4 : ce miroir est

mobile sur un support sphérique, dont le centre de rotation est situé sur la surface du miroir.

De cette façon, le réglage du miroir M4 en rotation pour centrer le faisceau au niveau de

plan focal d’entrée PF de PISCO, ne modifie pas la distance frontale du foyer à l’intérieur

de PISCO. La deuxième étape du réglage consiste à aligner le faisceau d’entrée avec l’axe

optique de PISCO. Comme on le voit sur la figureV.2, on peut considérer que le centre du

miroir M4 appartient à une ellipse dont les deux foyers sont le centre du miroir plan M3

et le centre du champ au niveau du plan focal d’entrée PF de PISCO. Ce deuxième réglage

doit donc se faire en déplaçant le centre de M4 sur cette ellipse, afin de garder une distance

M3-M4-PF constante et conserver ainsi la mise au point.

Changement de détecteur

Nous voudrions profiter de ce transfert pour changer de détecteur au profit d’une caméra

plus sensible et plus récente (la caméra ICCD de l’université de Nice a plus de vingt ans).

Mais le choix est difficile, parce que nos conditions d’utilisation sont très particulières. Nos

tests ont montré que les performances observées sont bien différentes de celles annoncées par

les constructeurs.

Depuis quelques années, nous avons l’intention de remplacer la caméra ICCD que nous

utilisons depuis une quinzaine d’années. par une caméra EMCCD. Nous avons orienté notre

choix vers les caméras ANDOR qui sont les moins chères. Les performances annoncées par le

constructeur pour ces caméras sont très attractives avec des rendements quantiques supérieurs

à 50–70%. Le gain attendu serait donc par conséquent, de l’ordre de 3 magnitudes, par

rap-port à la caméra ICCD Philips que nous utilisons, dont la photo-cathode avait un rendement

quantique de l’ordre de 7% lorsqu’elle avait été achetée (en 1993 !).

L. Koechlin (IRAP) et R. Gili (OCA), nous ont prêté deux caméras EMCCD ANDOR

(LUCA-R et IXON DV885), que nous avons pu tester sur PISCO à Merate en 2010 et 2011.

Pour réaliser ces tests, nous avons fait usiner une bride d’adaptation compatible avec ces deux

caméras. J’ai aussi écrit un programme en C++,buildspeck1pour piloter ces caméras et

faire le même traitement en temps réel qu’avec le programmevcrbque j’avais écrit pour la

caméra ICCD Philips. Notons qu’il existe une autre version de ce programmefilespeck1

qui permet le traitement différé des cubes de données enregistrés pendant les observations,

sans nécessiter de connexion avec une caméra ANDOR.

Pendant deux semaines, en septembre 2010, puis en mai 2011, nous avons pu utiliser

ces deux caméras ANDOR dans les mêmes conditions que la caméra Philips (par chance,

les conditions météorologiques nous ont été assez favorables). Nous avons été très déçus

par leurs performances. Lors de ma mission en septembre 2010, la caméra LUCA-R s’est

révélée moins sensible que la caméra Philips (environ une magnitude de différence). En mai

2011, nous avons testé une caméra IXON qui était elle-aussi une caméra EMCCD, mais plus

performante (et plus chère) que la LUCA-R. La caméra IXON est équipée d’un système

de refroidissement plus évolué (jusqu’à −70

C, au lieu de −20

C de la caméra

LUCA-R). En choisissant les meilleurs réglages, la caméra IXON est parvenue à égaler à peu près

les performances en sensibilité de la caméra Philips, mais au prix d’un plus grand temps

d’intégration (poses de 100 ms pour la caméra IXON au lieu de 12 ms pour la caméra Philips)

et de défauts très gênants dans les transformées de Fourier. A la suite de ces tests, nous avons

décidé de garder notre ancien détecteur ICCD Philips pour PISCO.

Il semble que les nouvelles caméras ANDOR soient beaucoup plus performantes, mais

nous n’avons pas pu les tester sur PISCO. R. Gili utilise avec PISCO2 une caméra IXON

DV897 équipée d’un CCD aminci éclairé par l’arrière, et refroidi à−90

(Gili et al.,2014). Il

estime le gain en sensibilité à 2 mag. environ par rapport à la caméra IXON DV885 que nous

avons testée sur PISCO. Les nouvelles caméras ANDOR semblent encore plus sensibles, ce

qui devrait conduire à un gain total d’environ 3 mag. par rapport à notre détecteur ICCD.

C’est donc vers ce type de caméra que devrait se porter notre choix. En cas de difficultés

pour en obtenir le financement, nous continuerons à utiliser la caméra ICCD avec PISCO.

M. Scardia a fait refaire des câbles plus longs pour pouvoir commander cette caméra depuis

la salle de contrôle du télescope Epsilon. Nous sommes donc prêts à pouvoir utiliser PISCO,

dès que le télescope sera terminé.