La concordance des données et de la simulation valide le principe de fonctionnement de l’inter- férométrie bolométrique à combineur de faisceaux quasi-optique. Dans l’analyse effectuée, nous n’avons cependant pas mesuré les visibilités ; afin de pouvoir reconstruire celles-ci comme nous l’avons expliqué au chapitre 5, et ainsi pouvoir observer un champ de radiation quelconque, il faudrait :
– soit disposer d’une modulation induite par les déphaseurs (certains problèmes instrumentaux ont malheureusement été rencontrés avec les déphaseurs de MBI-4).
– soit obtenir une intercalibration des bolomètres (un travail est en cours au sein de la colla- boration MBI en vue d’obtenir une telle intercalibration à partir des données de la dernière campagne).
Une analyse plus approfondie de ces données sera prochainement publiée par la collaboration MBI. Quoi qu’il en soit, les résultats présentés ici démontrent clairement la validité expérimentale du concept d’interférométrie bolométrique avec combineur de faisceaux.
FIG. 11.3:La disposition des cornets "vue" par les bolomètres de MBI- 4, dans le référentiel de balayage altazimuthal de la prise de donnée étudiée dans ce chapitre.
FIG. 11.4:Gauche : carte des franges obtenues après traitement des don- nées (voir texte) mesurées sur le bolomètre 13 lorsque les cornets 2 et 3 sont ouverts. Droite : carte des franges obtenues après traitement des données générées par notre simulation pour une même configuration instrumentale (voir texte).
FIG. 11.5:Gauche : carte des franges obtenues après traitement des don- nées (voir texte) mesurées sur le bolomètre 15 lorsque les cornets 2 et 4 sont ouverts. Droite : carte des franges obtenues après traitement des données générées par notre simulation pour une même configuration instrumentale (voir texte).
Contraintes instrumentales pour
QUBIC
N
ous récapitulons ici les conséquences des études conceptuelles menées dans cette thèse, en terme de contraintes sur l’architecture et sur les composants de l’instrument QUBIC. Le contenu de ce chapitre est, plus encore que celui du reste de cette thèse, amené à évoluer dans un avenir proche, en fonction des futures avancées conceptuelles et des choix technologiques que la collaboration sera amenée à faire.Le travail "théorique" présenté dans cette thèse a bien sûr nécessité de très fréquentes interactions avec les instrumentalistes du projet QUBIC. Au fil de l’évolution de nos travaux, la collaboration a été amenée à explorer de nombreuses pistes technologiques pour chacun des composants de l’instrument ; certains choix se sont progressivement imposés et l’architecture actuelle s’est peu à peu esquissée.
Nous commencerons ici par récapituler les diverses contraintes sur l’architecture d’un interfé- romètre bolométrique, égrainées au fil des chapitres de cette thèse. Nous montrerons par ailleurs comment, en tenant compte de ces contraintes, il est possible d’optimiser la sensibilité de l’expé- rience en fonction des caractéristiques instrumentales. Nous donnerons pour finir un instantané – en l’état de nos réflexions – du design qui permettrait demain à QUBIC d’être compétitif dans la course aux modes B.
Si beaucoup reste à faire – nous y reviendrons dans la conclusion de cette thèse –, nous pensons que la collaboration QUBIC dispose désormais de la matûrité nécessaire, aussi bien en terme de maîtrise conceptuelle de l’interférométrie bolométrique qu’en terme de développements instru- mentaux, à la réalisation, dans un futur proche, d’un instrument aux objectifs scientifiques ambi- tieux1.
12.1
Conséquences de notre étude au regard des possibilités techno-
logiques
12.1.1 Architecture générale
Les déphaseurs requis dans le cadre de l’architecture introduite au chapitre 5 nécessitaient, nous l’avons vu, plusieurs années de R&D. Pour cette raison, nous avons introduit au chapitre 7 une nouvelle architecture, à présent considérée comme l’architecture standard de l’instrument QUBIC, dans laquelle ceux-ci sont "remplacés" par une lame-demi onde en rotation. Les composants requis dans cette nouvelle architecture sont, à l’exception notable des interrupteurs polarisés, les mêmes que ceux développés pour les expériences d’imagerie bolométrique : ceci nous rend évidemment confiants quant à la faisabilité technologique de l’instrument.
12.1.2 Distribution des cornets
Afin d’atteindre les échelles angulaires visées par QUBIC (ℓ ∼ 100), la largeur à mi-hauteur du lobe gaussien des cornets doit être supérieure à la dizaine de degrés (en interférométrie la fraction du ciel observée est donnée par le lobe primaire des cornets). Nous avons montré au chapitre 5 que la distribution des cornets primaires doit posséder un haut degré de redondance. Comme nous l’avons vu au chapitre 8, une configuration en grille carrée compacte maximise la redondance pour les échelles angulaires visées, confèrant ainsi à l’instrument une sensibilité compétitive.
12.1.3 Largeur de bande
Nous avons vu au chapitre 6 que la dégradation de la sensibilité induite par l’effet de lissage est sous-dominante par rapport au gain dû à l’élargissement de la bande pour ∆ν < 30% ; l’instrument QUBIC aura ainsi tout intérêt à utiliser l’intégralité des fenêtres spectrales permises au sol par les lignes d’émissions atmosphériques (typiquement 25 − 30% à 90, 150 et 220 GHz).
12.1.4 Interrupteurs polarisés
Ces composants sont absolument indispensables à la procédure d’auto-calibration introduite au chapitre 10. Nous envisageons actuellement de les réaliser de manière mécanique en guide d’onde (voir figure 10.2). Une étude approfondie reste à effectuer en vue d’obtenir une relation directe entre le degré de calibration souhaité et les contraintes instrumentales sur la transmission et la réflexion de tels interrupteurs.
12.1.5 Lame demi-onde en rotation
La modulation de la polarisation est prise en charge par la lame demi-onde en rotation dans la nouvelle architecture ; cela rapproche l’instrument de ce point de vue de la plupart des expériences de modes B. La question du positionnement de cette lame fait actuellement l’objet d’une étude au
sein de la collaboration (quoi qu’il en soit, il semble préférable de la placer à froid à l’intérieur du cryostat).
12.1.6 Combineur optique
Cette problématique fait également l’objet d’une étude au sein de la collaboration. Nous verrons dans la section suivante qu’un téléscope "rapide" (i.e. à courte distance focale) semble être né- cessaire ; les aberrations optiques au plan focal pourraient alors être relativement importantes. Les coefficients géométriques modulant les visibilités seraient bien sûr affectés par ces aberrations ; une procédure de calibration de ces coefficients (comme celle exposée au chapitre 10) permettrait néamoins de contrôler cette source d’effets systématiques.
12.1.7 Détecteurs au plan focal
Dans la nouvelle architecture, les détecteurs doivent être sensibles à la polarisation (cf. cha- pitre 7) ; plusieurs possibilités instrumentales s’offrent à l’équipe en charge du développement de la matrice de bolomètres. Pour des raisons de simplicité, celle-ci privilégie pour le moment la com- binaison d’une matrice de TES non polarisés et d’une grille polarisante (l’instrument EBEX [142] suit une approche similaire). Nous verrons dans la section suivante quelles sont les contraintes sur le nombre de bolomètres requis par module (en interférométrie bolométrique, celui-ci n’est pas nécessairement égal au nombre de cornets primaires, comme nous l’avons vu au chapitre 5).