Caractéristiques du télescope

Ce télescope reprend en partie les caractéristiques de ses prédécesseurs : structure en acier, monture alt-azimutale, mais il diffère par ses dimensions, un poids de 560 tonnes, un miroir

d’une surface totale de 596 m2 pour un diamètre de 28 mètres, une longueur focale égale à

36,74 mètres.

La structure est composée de trois parties distinctes (figure 11.2) : la monture, le réflecteur et le quadripode avec la caméra.

11.1.2.1 La monture

Une monture alt-azimutale se déplace sur un rail de 36 mètres de diamètre. Le poids total est reparti sur six bogies, chacun contenant deux roues en contact avec le rail. La monture est reliée au support des miroirs par un axe, situé à 24 mètres au dessus du sol permettant le déplacement en altitude. Le déplacement de la structure est assuré, pour chaque axe, par

quatre servo-moteurs d’une puissance de 24 kW. Le télescope peut tourner en azimut sur 540^◦

avec une vitesse maximale de 200^◦ par minute. En altitude, la position du télescope est limitée

entre -32^◦ en position de garage et 180^◦, avec une vitesse maximale de 100^◦ par minute. La

précision du pointé est d’environ 10 arcsecondes.

11.1.2.2 Le réflecteur

Le support des miroirs est construit de façon à obtenir une surface parabolique, les dimen-sions extrêmes de ce télescope ne permettant pas l’usage d’un montage Davies-Cotton. En effet, la longueur de la focale implique une trop grand dispersion dans le temps d’arrivée des photons

164 Chapitre 11 : H.E.S.S. en phase II

Figure 11.2 – Schéma du télescope de H.E.S.S. II.

Tcherenkov. En conséquence, les aberrations de coma plus importantes dans une configuration

parabolique limitent le champ de vue à 3,2^◦ de diamètre.

Le réflecteur est en fait une mosaïque de 24 mètres de large par 32 mètres de haut (fi-gure (a)), composée de 850 miroirs hexagonaux de 90 centimètres de large (fi(fi-gure 11.3-(b)). Par analogie avec ce qui avait été fait pour H.E.S.S. I, les miroirs seront fixés sur des supports permettant leur alignement et par conséquent la minimisation des aberrations. Une fois le réglage effectué, la réponse à une source ponctuelle devrait avoir une largeur de 0,2 mrad

sur l’axe optique et de 0,5 mrad à 1,6^◦ de l’axe optique [177].

11.1.2.3 Instrumentation dans le plan focal

Le système d’enregistrement, la caméra, est placé dans le nez d’un quadripode à la distance focale du réflecteur (36,74 m). Reprenant le concept d’un échantillonnage fin des images, la caméra contient 2048 photomultiplicateurs de fonctionnement similaire à celui des capteurs

Section 11.1 : Présentation 165

(a) (b) (c)

Figure 11.3 – (a) Réflecteur et ses 850 miroirs. (b) Miroir hexagonal utilisé pour H.E.S.S. II

[178]. (c) Mécanisme pour l’alignement des miroirs [179].

utilisés pour la phase I. Le diamètre du champ de vue observé par chaque photomultiplicateur

vaut environ 0,07^◦, légèrement supérieur au diamètre de la réponse à une source ponctuelle.

Afin d’augmenter la surface de collection, des cônes de Winston sont placés devant les capteurs. La caméra contient également l’ensemble de l’électronique de traitement, 128 tiroirs assurent cette opération : chacun gère 16 photomultiplicateurs. En incluant les systèmes de contrôle et de refroidissement, la caméra pèse environ 3,5 tonnes ; elle applique par conséquent de fortes contraintes sur les structures du télescope.

11.1.2.4 Système d’auto-focus et déchargement

Du fait des dimensions exceptionnelles de ce cinquième télescope, une nouvelle difficulté s’est ajoutée lors de la phase de développement. En effet, les gerbes électromagnétiques se forment

à une distance du détecteur qui varie selon l’angle d’incidence des rayons γ mais également de

l’énergie des photons. Dans le cas de H.E.S.S. I, les perturbations des images enregistrées par les caméras demeurent faibles et il n’est pas nécessaire de faire régulièrement la mise au point du détecteur. En revanche, le télescope de H.E.S.S. en phase II possède une focale plus grande (plus de 36 mètres), et il fonctionne dans une gamme d’énergies plus basses. Par conséquent un système de mise au point a dû être développé pour conserver l’image d’une source ponctuelle

aussi petite que possible. Ce système est visible sur la figure 11.4. Développé au LAPP1, il

permet d’effectuer une translation de la caméra le long de l’axe optique sur un intervalle d’une vingtaine de centimètres. Pendant les observations, la mise au point sera faite automatiquement, après un étalonnage initial. Une autre contrainte est apportée par la taille de la caméra et du nez qui la supporte. Il est en effet peu aisé de construire un abri de cette dimension pour protéger la caméra en dehors des observations, mais pire encore l’accès au nez est difficile, limitant ainsi les possibilités pour l’entretien de la caméra. La solution choisie est donc le déchargement de la caméra à la fin des observations. Pour cela, un chariot entièrement automatisé (figure 11.5) a été conçu et réalisé au LAPP également. Avec le télescope garé (pointant vers le sud, avec

une altitude de -32^◦) et bloqué, le chariot vient prendre la caméra, la range dans un abri, et

installe sur le nez du télescope une fausse caméra, de poids équivalent. Celle-ci a deux utilités. Tout d’abord, elle empêche la structure du télescope de retrouver sa forme originale et limite les contraintes appliquées sur la pièce bloquant le télescope. Elle pourrait également servir pour

166 Chapitre 11 : H.E.S.S. en phase II

Figure 11.4 – (a) Système de mise au point : deux systèmes symétriques sont situés de part

et d’autre de la caméra (à gauche), composés d’un moteur assurant le déplacement sur un rail le long de l’axe optique (flèche blanche), et de deux pinces hydrauliques pour le maintien de la caméra (Photographie et schéma du LAPP : janvier 2008).

Figure 11.5 – Photographie et schéma du chariot de déchargement de la caméra en position

pour sortir la caméra du nez du télescope (Photographie et schéma du LAPP : juillet 2008).

tester différents capteurs, avec d’autres systèmes électroniques, et cela sans avoir à modifier la caméra originale.