L'IN2P3 livre le changeur de filtres du télescope LSST

Les scientifiques vont enfin pouvoir souffler. Dans la salle blanche du Laboratoire de physique des hautes énergie (LPNHE), les pièces du changeur de filtres du futur télescope LSST sont soigneusement emballées et prêtes à partir vers Stanford en Californie. Elles y seront intégrées à l'énorme caméra de l'instrument, la plus grosse jamais fabriquée. Une livraison qui couronne cinq années de travail de construction menées tambour battant par 5 laboratoires de l'IN2P3.


Le changeur de filtres est un automate bardé d'électronique qui sera directement fixé sur la caméra du télescope et pourra enlever et placer devant l'objectif 6 filtres différents. Grâce à lui, les astronomes pourront chausser de multiples lunettes et observer l'univers visible dans toutes ses composantes. Au-delà du principe assez basique, c'est un véritable défi que chercheurs et ingénieurs de l'IN2P3 ont relevé tant le cahier des charges était ambitieux techniquement. Qu'on en juge. L'appareil manie dans un espace extrêmement exigu quelque 200 kg de filtres qu'il doit positionner à 0,1 mm près devant l'objectif. Par ailleurs il doit tenir 100 000 cycles et manier les fragiles filtres de 70 cm de diamètre avec la plus grande délicatesse pour ne pas les briser. "Si jamais un filtre cassait, il faudrait 1 an pour le remplacer et surtout le jeu de données collectées serait tronqué" précise Pierre Antilogus, responsable scientifique du projet. Une catastrophe.

Un appareil parfait du premier coup

On imagine l'angoisse des chercheurs quand au mois de juin dernier ils ont assemblé pour la première fois toutes les pièces du puzzle pour tester le fonctionnement du changeur de filtres. "C'était le moment le plus critique" ajoute le directeur de recherche, "le moment de vérité où l'on vérifie que tout ce qui a été simulé et conçu sur ordinateur s'imbrique bien et se comporte proprement. Dans l'industrie automobile, ils s'autorisent à rater quelques prototypes avant d'arriver au modèle final, dans notre cas, il fallait obtenir l'appareil parfait du premier coup." Le doux ronronnement du changeur de filtres en action a vite rassuré tout le monde.

Tant mieux car les motifs de s'arracher les cheveux avaient déjà été suffisamment nombreux. A commencer par la différence entre l'alliage porteur de la caméra et celui du changeur de filtres. L'aluminium plus léger pour le premier, l'acier plus robuste pour le second. "Dans le cas de pièces de grande taille, les différences de dilatation deviennent un vrai problème" continue le responsable scientifique, "il a fallu résoudre cette incompatibilité en inventant des fixations hybrides faites de grandes vis et de caoutchouc." Des soucis de ce genre il y en a eu légion, mais ils ont tous été surmontés et le changeur va pouvoir être livré comme prévu aux américains et monté sur la caméra durant l'hiver.

La plus grande caméra jamais fabriquée

La suite de l'histoire s'écrira avec la première lumière du télescope situé au Chili programmée en octobre 2022. Commencera alors ce qui devrait être le point d'orgue de l'astronomie moderne. LSST cumule en effet deux caractéristiques qui en font un instrument unique en son genre. Tout d'abord, son oeil qui est doté de la plus grande caméra jamais fabriquée. Avec 3200 mégapixels elle embrassera une portion de ciel grande comme 40 pleine-lunes et filmera l'intégralité du ciel de l'hémisphère sud quelques 80 fois par an. Ensuite LSST est doté d'un miroir collecteur de 8,4m pour percevoir les objets les plus ténus de l'Univers. Au final, ce télescope de tous les superlatifs produira pendant 10 ans un film détaillé de l'Univers dans lequel les astronomes font pouvoir venir se servir pour explorer toutes les facettes de cette immensité noire.


"LSST aura une multitude d'applications" précise Pierre Antilogus. "L'étude des phénomènes dynamiques par exemple, comme les astéroïdes et en particulier les astéroïdes géocroiseurs, les étoiles variables de la galaxie, le mouvement propre des étoiles, les supernovæ, ou encore les noyaux actifs de galaxies. Mais il pourra aussi servir à repérer les phénomènes cosmiques pointés par les détecteurs d'ondes gravitationnelles, à peser l'univers aussi ou encore à le cartographier très précisément."

En attendant cette révolution astronomique, l'équipe en charge du changeur de filtres va rester sur le pont. Elle a gardé dans ses salles blanches un deuxième exemplaire de l'appareil pour peaufiner la programmation de l'automate qui est encore loin d'être achevée. Elle a deux ans pour parvenir à une logique dépourvue de défauts et optimisée à l'extrême. Défi relevé !

Avalanche de données sur le Centre de calcul de l'IN2P3

L'IN2P3 va traiter la moitié des images numériques collectées par le télescope. Ainsi, à partir de 2022, c'est une avalanche de quelques 15 Téraoctets de données brutes qui vont déferler sur le Centre de calcul de l'institut (CC-IN2P3) à Lyon chaque jour et qu'il faudra traiter afin que les images puissent être utilisables par les astronomes. En 10 ans le télescope va ainsi produire un gigantesque jeu de données de 500 Pétaoctets qui sera hébergé en France et aux Etats-Unis.

Pour aller plus loin

Le fil tweeter @LSST_France suit l'évolution du changeur de filtre et propose des photos et des vidéos.

Une vidéo montrant le changeur de filtres en action.

Le reportage réalisé par France Culture pour l'émission "La méthode scientifique".

Le site LSST France.

À propos de LSST

Le projet LSST est une collaboration internationale pilotée par les Etats-Unis. Elle rassemble 18 partenaires internationaux dont la France, contributeur important, qui est chargée de la construction du changeur de filtres et la gestion de la moitié des données générées par le télescope. C'est l'institut IN2P3 du CNRS qui pilote la participation française avec 10 de ses unités mobilisées (APC, CCIN2P3, CPPM, LAL, LAPP, LMA, LPC, LPNHE, LPSC et LUPM). Le Chili, l'autre contributeur important hors Etats-Unis, hébergera le télescope. Les autres partenaires internationaux participeront essentiellement à l'exploitation de l'observatoire.

Contacts:

- Gaëlle Shifrin - Responsable communication LSST
gshifrin at in2p3.fr

- Clémence Epitalon - Chargée de communication IN2P3.
clemence.epitalon at cnrs.fr

- Berrie Giebels - DAS Astroparticules et cosmologie.
berrie.giebels at in2p3.fr