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Imageur de Fresnel Journées GAHEC12 janvier 2011 1 Laurent Koechlin L'imageur de Fresnel et le projet FDAI-UV.

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1 Imageur de Fresnel Journées GAHEC12 janvier 2011 1 Laurent Koechlin L'imageur de Fresnel et le projet FDAI-UV

2 Imageur de Fresnel Journées GAHEC12 janvier 2011 2 Sommaire Domaines astrophysiques concernés - objets du système solaire - formation des systèmes exoplanétaires - astrochimie et physique des galaxies Résultats au sol et principe optique plans de développement pour le spatial

3 Imageur de Fresnel Journées GAHEC12 janvier 2011 3 "Science cases" groupe 1 : Système solaire - Objets du système solaire accessibles avec un imageur de 4m spatial Résolution linéaire 5 km, champ 5000 km à I UA, λ = 150 - 250 nm Aurores sur planètes gazeuses Statistique des densités et formes des astéroïdes 12000 champs accessibles en 5 ans

4 Imageur de Fresnel Journées GAHEC12 janvier 2011 4 "Science cases" groupe 2 : disques protoplanétaires Environnements stellaires, disques protoplanétaires (formation des systèmes planétaires et exoplanètes) Plusieurs autres cibles proches : TW Hya (56 pc) Taurus, Lupus, Ophiucus (140 pc) et groupe NUVA Simulation numérique Imageur de Fresnel (T.Raksasataya) 12000 champs accessibles en 5 ans avec un imageur de 4m

5 Imageur de Fresnel Journées GAHEC12 janvier 2011 5 "Science cases" groupe 3 : Galaxies Etude fine du premier maillon (Z<2) permettant de comprendre la physique des objets lointains. - Nuages moléculaires dans notre galaxie - nébuleuses par réflexion - Objets compacts, AGN Images H. ATEK, D.Kunth et al. http://obswww.unige.ch/~hayes/LymanAlpha/ 12000 champs accessibles en 5 ans avec un imageur de 4m L'imageur de Fresnel permettrait de voir ces champs à très haute dynamique, d'explorer l'environnement proche des objets compacts et très lumineux.

6 Imageur de Fresnel Journées GAHEC12 janvier 2011 6 "Science cases" groupe 3 : astrochimie et galaxies - Pour préparer ces science cases: coopérations en cours avec: à l'IRAP GAHEC SISU à l'IAP groupe de D.Kunth à l'UMC (Madrid) groupe de Ana Ines Gomez de Castro

7 Imageur de Fresnel Journées GAHEC12 janvier 2011 7 Validations au sol Observatoire de la Côte d'Azur, coupole du grand équatorial

8 Imageur de Fresnel Journées GAHEC12 janvier 2011 8 Tests sur le ciel En parallèle sur le tube du grand équatorial (Nice) Bande passante 650 à 900 nm Module récepteur Grille primaire 696 Zones 50 μm d'épaisseur 20 cm de côté Photo D.Serre Action R&T CNES R-S08/SU-0002-014

9 Imageur de Fresnel Journées GAHEC12 janvier 2011 9 Tests sur le ciel juillet 2009 et janvier à mars 2010 Photo D.Serre résolution 0.8"champ 800" λ 0 = 800 nm Δλ = 100 nm

10 Imageur de Fresnel Journées GAHEC12 janvier 2011 10 10 Test sur la lune avec la grille de Fresnel 20 cm composite de 2 images 44 km

11 Imageur de Fresnel Journées GAHEC12 janvier 2011 11 Saturne et satellites

12 Imageur de Fresnel Journées GAHEC12 janvier 2011 12 Tests sur le ciel avec la grille de 20 cm Imagerie Haute dynamique Janvier - Février 2010 Sirius AB Separation 6" Magnitudes -1.5 / 8.5 650-740 nm M 42 et le trapèze θ Orion séparation 4.3"

13 Imageur de Fresnel Journées GAHEC12 janvier 2011 13 Tests sur le ciel avec la grille de 20 cm Phobos & Deimos, les satellites de Mars. Contraste 400 000 Images des Satellites de Mars, bande spectrale 650-740 nm avec une ouverture de 20 cm (jamais fait avant, à notre connaissance) Feb 13, 2010 - 01:08 Feb 13, 2010 - 01:19

14 Imageur de Fresnel Journées GAHEC12 janvier 2011 14 Onde plane foyer Ordre 0 : onde plane lentille ou miroir focalise par réfraction ou reflexion Grille de Fresnel focalise par diffraction Ordre +1 : convergent Foyer primaire Lentille Transmission binaire Onde sphérique Comment ça marche ?

15 Imageur de Fresnel Journées GAHEC12 janvier 2011 15 Lumière parasite confinée dans les aigrettes. T +1 < 10% Image pupille F = C gr 2 / (8 N ) Principe optique

16 Imageur de Fresnel Journées GAHEC12 janvier 2011 16 focale Réseau correcteur (ordre -1) Optique de champ Image finale achromatique Grille plan pupille Module Grille de Fresnel Module Récepteur masque plan image 1 dispersé Ordre 0 refocalisation Instrumentation focale Schéma optique d'un imageur de Fresnel spatial

17 Imageur de Fresnel Journées GAHEC12 janvier 2011 17 Télescope spatial proposé pour l'astrophysique UV Optique de champ : télescope de 60 cm de diamètre. Correction du chromatisme: Réseau concave de Fresnel, 15 cm de diamètre Instrumentation focale : Spectro-imageurs détecteurs Module "grille primaire" 3.6 à 4 m de diamètre, 700 zones Module récepteur Vol en formation

18 Imageur de Fresnel Journées GAHEC12 janvier 2011 18 Etude de phase zéro CNES : pour 4m, 10m, 30m : étude faite Etat des financements R&T CNES pour validations UV 2011 : demandée ANR pour développements UV 2011-2014 : demande envoyée demain midi ESA CV2 pour télescope spatial UV européen 2025 : proposition soumise RTRA STAE - tests UV en laboratoire 2010 : 60% du financement accordé dépensé en quasi-totalité

19 Imageur de Fresnel Journées GAHEC12 janvier 2011 19 Etat de préparation en janvier 2011 - Démarrage 2005, validation sol 2008, validation ciel 2010. - 2 thèses sur le sujet soutenues, cofinancées CNRS-Thales Alenia Space - Groupes de travail sur les thèmes astrophysiques et l'instrumentation : IRAP - IAP - OCA - CfA Cambridge - UMC Madrid. - 9 articles sur l'imageur de Fresnel publiés par le groupe en 2010. - Financements et ressources humaines pour l'avenir ?

20 Imageur de Fresnel Journées GAHEC12 janvier 2011 20 Avec 4m d'ouverture dans l'UV à 121 nm, on va avoir une résolution angulaire de 7 mas, soit nettement meilleure que celle du HST et des autres télescopes UV. Et surtout une dynamique dans les images supérieure à 10 5 Images HST prises H. ATEK, D.Kunth et al. http://obswww.unige.ch/~hayes/LymanAlpha/


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