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1. 2 PR NAIADE Présentation DSB 07/06/2012 T. Fusco DOTA/HRA NAIADE NEW APPROACHES IN IMAGING WITH ADAPTIVE-OPTICS AND DECONVOLUTION (Nouvelles Approches.

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2 2 PR NAIADE Présentation DSB 07/06/2012 T. Fusco DOTA/HRA NAIADE NEW APPROACHES IN IMAGING WITH ADAPTIVE-OPTICS AND DECONVOLUTION (Nouvelles Approches dImagerie par optique Adaptative et DEconvolution) Thierry Fusco ONERA DOTA/HRA

3 3 De grands défits scientifiques … détection et caractérisation d'exo-terres Transits Radial Velocity Galaxies à grand red-shift Naissance & évolution de l'univers EPICS Contraste = 10 9 SR 100 % Maitrise sub-nanométrique du front d'onde SPHERE Contraste = 10 6 SR ~ 90% Objets très faibles + Etude statistique Couverture de ciel : 100 % -- SR ~ 50 % Champ = 25 arcmin² (25x plus que l'existant VLT)

4 4 … reliés à des innovations technologiques LIFT High Flux LIFT Low Flux TipTiltFocus Sphere Etude des premiers ages de l'univers Analyse de front d'onde "mixte" (étoiles laser et naturelles) Senseur dédié "Natural Guide Star" (LIFT) Senseur dédié "Laser Guide Star" Fusion de données Reconstruction tomographique du volume turbulent Etalonnages & opérations sur le ciel Lois de commande complexes (gd nombre de degrés de liberté) Traitement de données Reconstruction de PSF déconvolution de données 3D Concepts à optimiser et à valider "on-sky" détection et caractérisation d'exo-terres Maitrise nanométrique du front d'onde Multi-stage Wavefront sensing 1er étage (rapide et sensible) Pyramid WFS 2ième étage (lent et ultra précis) coronographique WFS l'étalonnage, operation & post-traitement Identification/correction de perturbations externes windshake, vibrations, residus de cophasage … Traitement d'image multi-spectrales coronographiques

5 5 Contexte instrumental : nouveaux concepts d'OA et d'imagerie pour les futures générations de télescopes géants

6 6 Un context idéal : les instruments de 2 nd génération de l'E-ELT Instrumentation 1 ière lumière "simple" Financement ESO Instrumentation 2 ième génération "complexe" Besoin de validation de concepts EAGLE EPICS

7 7 Un socle existant : RG et PRF Cassiopee Etudes amons de concepts innovants Demonstration orientée VLT OA Grand champs Haute dynamique HOMER – MCAO- tomography - LQG BOA / SH-Filtré diversité de phase Etudes spécifiques liées aux contraintes ELT Ciblées sur les composants et sur l'extrapolation VLT ELT & instrumentation de 1 ière génération Etudes spécifiques Liées aux instruments de 2 ième génération E-ELT EPICS & EAGLE RG SPHERE/SAXO FP7-OPTICON Démonstration HOMER Démonstration CANARY CASSIOPEE NAIADE Etudes de phase A E-ELT M4, MAORY, ATLAS, EAGLE Réalisation instruments 1 ière lumière Harmoni, Micado, Metis Réalisation de composants RAPID, ANDROMEDA, LIFT Réalisation Instruments 2 ième génération Validation ciel de concepts essentiels à la réalisation des instruments EAGLE & EPICS

8 8 Objectifs du projet NAIADE Disposer des briques conceptuelles et technologiques essentielles à la definition et à la réalisation des systèmes d'OA pour les instruments de 2 ième génération de l'E-ELT EAGLE & EPICS OA grand champ & étoiles laser OA extrême Nouveaux challenges liées à l'ELT Objectifs du PR Grandes thématiques scientifiques Development de nouveaux concepts d'OA dans leurs environements complexes procédures d'identifications de perturbations exogènes Optimisation globale (AO + instrument + telescope) Etalonnage fin Propositions de concepts & améliorations des composants et sous-systèmes clés Nouvelles approches d'analyse de front d'onde Fusion de données Nouvelles lois de controle (pb spécifiques liés à l'E-ELT) Validations expérimentales avec en particulier tests sur télescopes Traitements a posteriori pour une expolitation efficace des données obtenues derrière l'OA Reconstruction de PSF developpement d'algorithmes de post-traitements s'appuyant sur un modèle comportemental fin de l'OA et des instruments Déclinaison en besoins instrumentaux Phase de réalisation :

9 9 Description de projet NAIADE Déclinaisons en besoins instrumentaux Workpakages WP 0 Management WP1 Analyse de FO sur étoiles laser & naturelle WP2 Etalonnage & opération de système complexes WP3 Contrôle pour les nouvelles génération d'OA WP4 Traitement a posteriori après OA T. Fusco J-M ConanC. PetitL. Mugnier Suivi du projet Interactions avec PHASE Interactions avec astronomes Interactions avec ESO Interactions avec partenaires Européens WFS bas ordres ultra- sensible = LIFT on-sky tests Développement et implantion dans une boucle d'OA on-sky tests Pyramid WFS simulation, developpement lab & on-sky Specific WFS for LGS Nouveaux concepts validations expérimentales Sub-nanometric Coronographic WFS = COFFEE Tests sur SPHERE Tests on-sky Identification de perturbations exogènes Tests on-sky Opération de systèmes complexes & impact sur le design et les etallonages utilisation de HOMER Tests on sky Fusion de données LGS/NGS Tests en labos (HOMER) Stratégies de simulation et de contrôle pour systèmes d'OA complexes Tests en labo (Homer) Reconstruction de PSF pour OA grand champ Tests en labo (HOMER) Tests on-sky (MUSE) Traitement d'imgas coronographiques multi- spectrales Test on-sky (SPHERE) Thématiques scientifiques HRA Système / Analyse de FO / Commande / Traitement

10 10 Planning & Manpower ETP (h) ETP (h) WP TOTAL : 8500 h

11 11 Fournitures Deliverables (see WP for details)WPAssociated ELT instrument New WFS devices (tested in labs and on-sky) : - LIFT - Pyramid WFS 1 MOS (ELT-4/ELT-5) = EAGLE ELT-MIR, ELT-EPC = EPICS Modified HOMER bench2MOS (ELT-4 /ELT-5) = EAGLE Modified ODISSEE bench1ELT-MIR, ELT-EPC = EPICS New control algorithms (tested in labs and on-sky)3All New post processing algorithms (tested on-sky) -wide field AO PSF -Coronagraphic post-processing 4 MOS (ELT-4/ELT-5) = EAGLE ELT-PCS = EPICS New calibration procedures (tested in labs and on-sky)2All New simulation tools (dedicated to E-ELT simulations)3All Red = Hardware Green = software Italique = on sky test ! + au moins 1 papier (conf / revue) par an & par WP

12 12 Synergies Principales Collaborations LAM : WP1, 2, 3 collaborations scientifiques acces Tel OHP, manpower & materiel co-financement / co-direction deTheses OCA : WP1 acces Tel MEO, support manpower. IPAG : WP2, 4 collaborations scientifiques co-financement / co-direction deTheses accees aux données SPHERE, banc FFREE CRAL : WP4 collaborations scientifiques co-financement / co-direction deTheses accès aux données MUSE (VLT) LESIA/Durahm : WP1, 2 collaborations scientifiques Accès au banc CANARY et Tel WHT L2TI : WP1, 2, 3 collaborations scientifiques co-financement / co-direction deTheses ESO : WP1, 2, 4 collaborations scientifiques accès données VLT Gemini & Keck observatory : WP1 collaborations scientifiques accès données GEMS (MCAO sur GEMINI) Synergies contractuelles Obtenues OPTICON heures -100k missions / equipements FUI RAPID Soumises ERC "IMAKA" ANR "Compass" Carnot Espérées PEA VISIO ERC "starting grant" (T. Fusco) R&T CNES ERIS (VLT 3ième génération) E-ELT : phase de construction 1ière génération

13 13 Activités duales : retours attendus pour les activités "défense" Application directe : Observation de l'espace developpement d'un senseur Pyramide dans NAIADE Essentiel pour VISIO afin de gagner en bande passante ( Hz) En nombre de degré de liberté (8x8 16x16) Réutilisation des déveleppement NAIADE "quasi" en l'état. Liens applications astro / defense : une synergie gagnante depuis 20 ans Dévelopements de nouveaux concepts : OA grand champ – XAO Dévelopements & tests de nouveaux composants : IR WFS, micro-DM, RTC Imagerie endo-atmosphérique (grand champ, IR-WFS, RTC) NAIADE : péréniser cette synergie ! Lien avec l'Arme Laser Developpements liés à aux "Laser Guide Star"

14 14 Conclusion 2 nd Génération d'instruments pour l'E-ELT OA Extreme (Haute dynamique) : x 1000 en contraste par rapport au VLT (SPHERE) MOAO (grand champ multiplexage) : x 25 en champ par rapport au VLT (MUSE) X en terme de nombre de degrés de liberté (VLT ELT) Une simple mise à l'echelle de solutions techniques déjà éprouvées sur le VLT ne répond pas aux besoins Besoin de nouvelles idées, de nouveaux concepts, de nouveaux composants Critique pour le positionnement de l'ONERA dans les futures phases de réalisation NAIADE : Développe de nouveaux concepts Tests sur le ciel Propose de nouvelles stratégies d'étalonnage, d'opération et de traitement d'images Le tout dans un cadre bien défini : instrumentation E-ELT / spécifications des instruments Fort potentiel d'innovation dans un cadre "systeme" cohérent permettant de borner et structuer les développements Activites essentielles pour le positionnement de l'ONERA à horizon 2017 sur l'instrumentation astronomique à haute résolution Structuration des activités sur plusieurs années indispensable pour garantir la pérénisation d'un démarche scientifique ambitieuse le developpement de nouveaux concepts jusqu'aux tests sur le ciel


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