UN SYSTEME OPERATIONNEL D'OPTIQUE ADAPTATIVE ASTRONOMIQUE PDF Download
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L'OPTIQUE ADAPTATIVE EST UNE TECHNIQUE QUI PERMET DE CORRIGER EN TEMPS REEL LES EFFETS DE LA TURBULENCE ATMOSPHERIQUE, ET D'OBTENIR AINSI DEPUIS LE SOL, AU MOYEN DE TELESCOPES ASTRONOMIQUES DE GRAND DIAMETRE, DES IMAGES A HAUTE RESOLUTION ANGULAIRE. JE PRESENTE DANS CE MEMOIRE LA CONCEPTION, L'INTEGRATION ET LA MISE EN OEUVRE D'UN SYSTEME D'OPTIQUE ADAPTATIVE, ADONIS, DESTINE A ETRE UTILISE PAR UNE LARGE COMMUNAUTE D'ASTRONOMES SUR LE TELESCOPE DE 3,60 METRES DE L'EUROPEAN SOUTHERN OBSERVATORY (ESO), AU CHILI ET A SERVIR DE PROTOTYPE POUR LE VERY LARGE TELESCOPE (VLT). LES PERFORMANCES DE CET INSTRUMENT, QUI PERMET D'ATTEINDRE LA LIMITE DE DIFFRACTION DU TELESCOPE POUR DES LONGUEURS D'ONDE D'OBSERVATION SUPERIEURES OU EGALES A 1,6 M, SONT VALIDEES. JE DETAILLE EGALEMENT LA METHODOLOGIE D'OBSERVATION SPECIFIQUE A L'OPTIQUE ADAPTATIVE. LE COUPLAGE DE L'OPTIQUE ADAPTATIVE ET DE LA CORONOGRAPHIE PERMET D'ACCEDER SIMULTANEMENT A UNE HAUTE RESOLUTION ANGULAIRE ET A UNE DYNAMIQUE IMPORTANTE DANS L'IMAGE. C'EST UN OUTIL PARTICULIEREMENT BIEN ADAPTE A L'ETUDE DE L'ENVIRONNEMENT IMMEDIAT DES ETOILES LES PLUS PROCHES ET NOTAMMENT A LA RECHERCHE DE MATIERE SOMBRE, EVENTUELLEMENT PRESENTE SOUS FORME DE DISQUES DE POUSSIERE OU D'OBJETS DE TRES FAIBLE MASSE. JE DECRIS UN MODE CORONOGRAPHIQUE DEVELOPPE POUR L'INSTRUMENT ADONIS ET J'ANALYSE LES PREMIERS RESULTATS OBTENUS AVEC CELUI-CI DANS DEUX DOMAINES DE RECHERCHE ASTROPHYSIQUES : LA RECHERCHE SYSTEMATIQUE DE DISQUES DE POUSSIERE AUTOUR D'ETOILES A EXCES INFRAROUGE DE LA SEQUENCE PRINCIPALE ET L'ETUDE DE SYSTEMES D'ETOILES DOUBLES DONT L'UNE DES COMPOSANTES EST UNE ETOILE DE TRES FAIBLE MASSE. JE PRESENTE EGALEMENT DES RESULTATS OBTENUS DANS DEUX AUTRES DOMAINES DE LA PHYSIQUE STELLAIRE.
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L'OPTIQUE ADAPTATIVE EST UNE TECHNIQUE QUI PERMET DE CORRIGER EN TEMPS REEL LES EFFETS DE LA TURBULENCE ATMOSPHERIQUE, ET D'OBTENIR AINSI DEPUIS LE SOL, AU MOYEN DE TELESCOPES ASTRONOMIQUES DE GRAND DIAMETRE, DES IMAGES A HAUTE RESOLUTION ANGULAIRE. JE PRESENTE DANS CE MEMOIRE LA CONCEPTION, L'INTEGRATION ET LA MISE EN OEUVRE D'UN SYSTEME D'OPTIQUE ADAPTATIVE, ADONIS, DESTINE A ETRE UTILISE PAR UNE LARGE COMMUNAUTE D'ASTRONOMES SUR LE TELESCOPE DE 3,60 METRES DE L'EUROPEAN SOUTHERN OBSERVATORY (ESO), AU CHILI ET A SERVIR DE PROTOTYPE POUR LE VERY LARGE TELESCOPE (VLT). LES PERFORMANCES DE CET INSTRUMENT, QUI PERMET D'ATTEINDRE LA LIMITE DE DIFFRACTION DU TELESCOPE POUR DES LONGUEURS D'ONDE D'OBSERVATION SUPERIEURES OU EGALES A 1,6 M, SONT VALIDEES. JE DETAILLE EGALEMENT LA METHODOLOGIE D'OBSERVATION SPECIFIQUE A L'OPTIQUE ADAPTATIVE. LE COUPLAGE DE L'OPTIQUE ADAPTATIVE ET DE LA CORONOGRAPHIE PERMET D'ACCEDER SIMULTANEMENT A UNE HAUTE RESOLUTION ANGULAIRE ET A UNE DYNAMIQUE IMPORTANTE DANS L'IMAGE. C'EST UN OUTIL PARTICULIEREMENT BIEN ADAPTE A L'ETUDE DE L'ENVIRONNEMENT IMMEDIAT DES ETOILES LES PLUS PROCHES ET NOTAMMENT A LA RECHERCHE DE MATIERE SOMBRE, EVENTUELLEMENT PRESENTE SOUS FORME DE DISQUES DE POUSSIERE OU D'OBJETS DE TRES FAIBLE MASSE. JE DECRIS UN MODE CORONOGRAPHIQUE DEVELOPPE POUR L'INSTRUMENT ADONIS ET J'ANALYSE LES PREMIERS RESULTATS OBTENUS AVEC CELUI-CI DANS DEUX DOMAINES DE RECHERCHE ASTROPHYSIQUES : LA RECHERCHE SYSTEMATIQUE DE DISQUES DE POUSSIERE AUTOUR D'ETOILES A EXCES INFRAROUGE DE LA SEQUENCE PRINCIPALE ET L'ETUDE DE SYSTEMES D'ETOILES DOUBLES DONT L'UNE DES COMPOSANTES EST UNE ETOILE DE TRES FAIBLE MASSE. JE PRESENTE EGALEMENT DES RESULTATS OBTENUS DANS DEUX AUTRES DOMAINES DE LA PHYSIQUE STELLAIRE.
Author: Sandrine Thomas Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 232
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De nombreux systèmes d'optique adaptative (OA) sont de nos jours en opération sur différents télescopes de diamètre inférieur a 10m. Ils délivrent des images a la limite de la diffraction principalement dans l'infra-rouge. De nos jours, les projets scientifiques poussent a la construction de télescopes de diamètre de plus en plus large, pour voir mieux et plus loin, rendant la construction d'OA plus ambitieuse. De plus, il est intéressant de corriger la turbulence sur un champ de vue plus large que les quelques arcs secondes obtenu avec une OA classique. Enfin, la région visible du spectre est également riche, même si très peu d'OA sont orientes vers ces longueurs d'ondes pour des raisons techniques. SOAR Adaptive Module (SAM) est une OA prévue pour travailler dans le visible et sur un champ de vue de 3 arcmin. SAM repose sur une nouvelle technique appelée GLAO (Ground Layer Adaptive Optics), corrigeant uniquement la partie basse de la couche atmosphérique, ce qui permet d'augmenter le champ de vue sur lequel la correction est uniforme. Apres une description de GLAO ainsi que MCAO, je donne dans cette thèse des résultats d'études de différents éléments ainsi que des résultats de simulations. Enfin, je me suis intéressée a une application particulière d'une OA qui est l'étude de la multiplicité des étoiles pour éclairer le vaste domaine de la formation des étoiles. J'ai principalement étudie les binaires serrées ainsi que les naines brunes et leur appartenance a des systèmes hiérarchiques plus importants.
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L'OPTIQUE ADAPTATIVE CORRIGE EN TEMPS REEL LES EFFETS DE LA TURBULENCE ATMOSPHERIQUE ET PERMET D'ATTEINDRE DES IMAGES A HAUTE RESOLUTION AVEC DES INSTRUMENTS ASTRONOMIQUES. CEPENDANT, LA QUALITE DE CORRECTION EST LIMITEE A DE PETITS CHAMPS D'OBSERVATION PAR LE PHENOMENE D'ANISOPLANETISME. CET EFFET SE PRODUIT, PAR EXEMPLE, LORSQUE L'OBJET ASTRONOMIQUE OBSERVE EST SEPARE ANGULAIREMENT DE LA SOURCE DE REFERENCE DU SYSTEME D'OPTIQUE ADAPTATIVE. UNE ANALYSE THEORIQUE GENERALE DES FONCTIONS DE CORRELATION PERMET UNE BONNE MODELISATION DES DIFFERENTES VARIETES D'ANISOPLANETISME. J'ETUDIE LA QUALITE DES IMAGES DONNEES PAR LE SYSTEME D'OPTIQUE ADAPTATIVE EN CONSIDERANT LA PROJECTION MODALE DES SURFACES D'ONDE SUR LA BASE DES POLYNOMES DE ZERNIKE. DE CES RESULTATS, JE DEDUIS LES PERFORMANCES DES GRANDS TELESCOPES EQUIPES D'UNE ETOILE GUIDE ARTIFICIELLE. JE DISCUTE DES TECHNIQUES DE CORRECTION DE L'IMAGE EN ASTRONOMIE SOLAIRE EN UTILISANT UNE ESTIMATION DES FONCTIONS DE TRANSFERT OPTIQUE A LARGE CHAMP APRES CORRECTION DU SYSTEME. J'APPLIQUE NOTAMMENT CES RESULTATS AU CAS PARTICULIER DU MAGNETOGRAPHE THEMIS. JE MONTRE QUE LA STABILISATION DE L'IMAGE EST PARTICULIEREMENT ADAPTEE AUX CAS DES CORRECTIONS A GRAND CHAMP D'OBSERVATION AVEC UNE RESOLUTION DE L'IMAGE MOYENNE ALORS QUE LA CORRECTION DES MODES D'ORDRE ELEVE PERMET D'OBTENIR UNE RESOLUTION DE TRES HAUTE QUALITE AU PRIX D'UN CHAMP D'OBSERVATION TRES REDUIT. FINALEMENT, LES RESULTATS OBTENUS SUR LE SITE ASTRONOMIQUE DU CERGA AVEC L'EXPERIENCE ATLAS POUR MESURER LES EFFETS D'ANISOPLANETISME AVEC UNE ETOILE GUIDE ARTIFICIELLE SONT PRESENTES
Author: D.M. Alloin Publisher: Springer ISBN: 9789048143757 Category : Science Languages : en Pages : 0
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For many astronomers, Adaptive Optics is something like a dream coming true. Sinee 1609 and the first observations of celestial bodies performed with the help of an optieal teleseope, astronomers have always fighted to improve the 'resolving power' of their instruments. For a long time, engineers have trimmed the optieal quality of the teleseopes, until they finally reaehed the barrier set by the atmospherie turbulence, a few seconds of are. At that point, the intrinsic quality of the site beeame a major issue to establish new observatories with modern telescopes, and astronomers started to desert the urban skies and to migrate toward mountains and deserts. This quest has been sueeessful and a few privileged sites, where the average natural 'seeing' is close to 0. 5", are now hosting clusters of giant telescopes of the 4 m and soon 10 m class. Yet, this atmospherie limit corresponds in the visible wavelength range to the diffraetion limit of a 20 em telescope only. The loss was severe: a faetor 20 in angular and several hundred in peak energy eoncentration, i. e. in deteetivity of resolution very faint objeets. In the beginning of the seventies, two doors half opened to provide a way out of this dead-end. First, the technique of speckle interferometry (and its various related developments) has allowed to restore the diffraetion limit of large telescopes at visible and infrared wavelengths (see, e. g.
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L'optique adaptative corrige en temps réel les effets de la turbulence atmosphérique et permet d'atteindre des images à haute résolution avec des instruments astronomiques. Cependant, la qualité de correction est limitée à de petits champs d'observation par le phénomène d'anisoplanetisme. Cet effet se produit, par exemple, lorsque l'objet astronomique observé est séparé angulairement de la source de référence du système d'optique adaptative. Une analyse théorique générale des fonctions de corrélation permet une bonne modélisation des différentes variétés d'anisoplanetisme. J'étudie la qualité des images données par le système d'optique adaptative en considérant la projection modale des surfaces d'onde sur la base des polynômes de Zernike. De ces résultats, je déduis les performances des grands télescopes équipés d'une étoile guide artificielle. Je discute des techniques de correction de l'image en astronomie solaire en utilisant une estimation des fonctions de transfert optique à large champ après correction du système. J'applique notamment ces résultats au cas particulier du magnétographe Thémis. Je montre que la stabilisation de l'image est particulièrement adaptée aux cas des corrections à grand champ d'observation avec une résolution de l'image moyenne alors que la correction des modes d'ordre élevé permet d'obtenir une résolution de très haute qualité au prix d'un champ d'observation très réduit. Finalement, les résultats obtenus sur le site astronomique du Cerga avec l'expérience atlas pour mesurer les effets d'anisoplanetisme avec une étoile guide artificielle sont présentés.
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DANS LE CADRE DE L'EVOLUTION DES SYSTEMES D'OPTIQUE ADAPTATIVE POUR L'ASTRONOMIE COMEON+/ADONIS, NOUS AVONS ETUDIE ET DEVELOPPE UN SYSTEME RADICALEMENT NOUVEAU DE CONTROLE GLOBAL DE L'INSTRUMENT. EN ANALYSANT L'EXPERIENCE ACQUISE AU DESPA LORS DES DEVELOPPEMENTS PRECEDENTS NOUS DEMONTRONS LA NECESSITE D'UN CONTROLE PLUS INTELLIGENT DES INSTRUMENTS COMPLEXES EN GENERAL ET DE L'OPTIQUE ADAPTATIVE EN PARTICULIER. NOUS AVONS MIS EN UVRE UNE APPROCHE GENERALISEE DU CONTROLE DE L'INSTRUMENT, AFIN D'EN MAITRISER LA COMPLEXITE ET D'AMELIORER L'EFFICACITE NON SEULEMENT EN TERMES DE PERFORMANCES PURES MAIS SURTOUT EN TERMES DE RENDEMENT SCIENTIFIQUE. LA REALISATION FONDEE SUR UNE ARCHITECTURE MULTI-AGENTS EST DECRITE. DES ELEMENTS PARTICULIERS COMME LA GESTION EVENEMENTIELLE, LE SYSTEME DE MESSAGERIE (DERIVE D'IRC), LE SERVEUR DE DONNEES HYPER-MEDIA (HTTP) OU LA BASE DE DONNEES DISTRIBUEE SONT DETAILLES. L'UTILISATION DU SYSTEME DE BASE POUR ENGENDRER UN COMPORTEMENT INTELLIGENT EST EXPLICITEE. LES INTERETS INDUSTRIELS (INTEGRATION DE DONNEES HETEROGENES, STANDARDS EMERGENTS, CONTROLE INTELLIGENT,) POUR LES DEVELOPPEMENTS DE SYSTEMES COMPLEXES COMME CEUX DU VLT SONT DISCUTES
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Dans ce mémoire, nous évaluons l'intérêt, pour l'astronomie, d'un système de correction de l'effet de la turbulence atmosphérique sur la résolution optique d'un télescope de 1 mètre. On s'attache ici aux systèmes de correction du mouvement de l'image, ou "tip-tilt". En première partie, on donne la théorie optique des modes de correction de tip-tilt, théorie appliquée au calcul de l'image télescopique d'un objet ponctuel, puis à l'évaluation du gain pour l'observation astronomique de la correction de tip-tilt, basée sur une comparaison d'observations simulées avec et sans correction. En seconde partie, on examine la faisabilité d'un système de tip-tilt, par une revue des techniques utilisées sur des systèmes existants, et par l'étude des performances dynamiques, temporelles, du système. La dernière partie décrit un générateur de faisceau optique turbulent, développé et calibré, générateur destiné au test des systèmes de tip-tilt en laboratoire.
Author: Jean-Marc Conan Publisher: ISBN: Category : Imaging systems in astronomy Languages : fr Pages : 341
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L'OPTIQUE ADAPTATIVE CORRIGE EN TEMPS REEL LES EFFETS DE LA TURBULENCE ATMOSPHERIQUE ET PERMET D'OBTENIR DES IMAGES A HAUTE RESOLUTION AVEC DES INSTRUMENTS ASTRONOMIQUES DE GRANDES DIMENSIONS. APRES UNE ANALYSE THEORIQUE DE L'EVOLUTION TEMPORELLE DES FRONTS D'ONDE TURBULENTS, NECESSAIRE A UNE BONNE MODELISATION DU SYSTEME D'OPTIQUE ADAPTATIVE, J'ETUDIE LA QUALITE DES IMAGES DONNEES PAR UN TEL SYSTEME ; LA CORRECTION DEVIENT PARTIELLE POUR LES FAIBLES LONGUEURS D'ONDE D'IMAGERIE OU LORSQUE LES CONDITIONS DE TURBULENCE SONT PARTICULIEREMENT SEVERES. UNE SIMULATION NUMERIQUE RIGOUREUSE DU SYSTEME D'OPTIQUE ADAPTATIVE PERMET D'ILLUSTRER LES RESULTATS THEORIQUES. JE COMPARE ENSUITE LE RAPPORT SIGNAL A BRUIT DE L'IMAGERIE LONGUE POSE ET DES TECHNIQUES SPECKLES EN PRESENCE DE CORRECTION PAR L'OPTIQUE ADAPTATIVE. JE MONTRE QUE CES DERNIERES SONT PARTICULIEREMENT ADAPTEES AUX CAS DE CORRECTIONS TRES PARTIELLES ALORS QUE L'IMAGERIE LONGUE POSE DOIT ETRE PLUTOT RESERVEE AUX CAS DE BONNES CORRECTIONS. QUELLE QUE SOIT LA TECHNIQUE UTILISEE, LA RESTITUTION D'UN OBJET A UNE RESOLUTION PROCHE DE LA DIFFRACTION NECESSITE UN TRAITEMENT D'IMAGE A POSTERIORI. JE DISCUTE ESSENTIELLEMENT DES TECHNIQUES DE DECONVOLUTION APPLICABLES AUX IMAGES LONGUE POSE OBTENUES EN OPTIQUE ADAPTATIVE: DECONVOLUTION EN AVEUGLE, OU UTILISANT UNE ESTIMATION DE LA FONCTION D'ETALEMENT DE POINT A PARTIR DES DONNEES DE L'ANALYSEUR DE FRONT D'ONDE OU D'UNE IMAGE D'ETOILE DE CALIBRATION. DE CES RESULTATS OBTENUS EN IMAGERIE A UN TELESCOPE JE DEDUIS LES PERFORMANCES D'UN INTERFEROMETRE CONSTITUE DE GRANDS TELESCOPES EQUIPES DE SYSTEMES D'OPTIQUE ADAPTATIVE. J'ESTIME NOTAMMENT LE RAPPORT SIGNAL A BRUIT SUR LES VISIBILITES MESUREES EN LONGUE POSE OU EN TECHNIQUE SPECKLE
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La résolution des télescopes astronomiques d'observation de l'Espace est sévèrement limitée par les aberrations évolutives liées à la turbulence atmosphérique. L'optique adaptative (OA) est une technique qui permet de corriger des dégradations apportées par la turbulence grâce à une mesure et une correction temps réel de ces aberrations à partir d'une ou de plusieurs sources de référence. Néanmoins, cette correction n'est pas optimale et les hautes fréquences sont souvent atténuées. Pour remédier à ce problème, un traitement d'image est nécessaire. Il comprend l'estimation de la fonction d'étalement du point (FEP) du système en temps réel et la déconvolution de celle-ci permettant ainsi d'améliorer la qualité de l'image acquise. L'étude effectuée ici consiste à la modélisation d'un système d'optique adaptative grand champ et d'un spectroimageur permettant de reconstruire la FEP à partir des données télémétriques enregistrées lors des observations. Elle porte plus précisément sur l'instrument de deuxième génération MUSE installé au VLT dans son mode grand champ (1arcmin2) et son système d'optique adaptative GALACSI associé. La particularité de l'instrument MUSE-GALACSI est d'avoir une analyse multidirectionnelles grand champ avec des étoiles laser et un système de correction de type GLAO (on somme l'ensemble des mesures pour une correction moyenne dans le champ). Le but de la thèse est d'estimer la FEP de l'instrument MUSE-GALACSI en tout point de son champ scientifique et pour l'ensemble des longueurs d'onde couvertes par son spectrographe. Pour cela, une étude complète du système a été effectuée pour en déterminer les sources d'erreurs principales. A partir de cette analyse, un algorithme innovant de reconstruction de la FEP a été proposé. Basé sur une approche analytique intégrant des inter corrélations angulaires dans les diverses directions d'analyse et de correction dans le champ, cet algorithme a été validé dans un premier temps grâce à des modèles End-to-End complexes puis testé sur des données réelles en utilisant l'instrument Gems, le module MCAO du telescope Gemini-Sud. Les données Gems, obtenues en mode GLAO, montrent que l'algorithme propose permet une estimation de la FEP avec une precision inférieure à quelques pourcents. La combinaison de validité par simulation et expérimentale ont permis de valider l'ensemble de l'approche proposée qui va à présent être complètement intégrée dans le processus d'acquisition des données de l'instrument MUSE.
Author: Jean-Luc Beuzit
Author: Jean-Luc Beuzit
Author: Sandrine Thomas
Author: Guillaume Molodij
Author: D.M. Alloin
Author: Guillaume Molodij
Author: LAURENT.. DEMAILLY
Author: Laurent Jolissaint
Author: Jean-Marc Conan
Author: François Chassat
Author: Rémy Villecroze