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Laurent Koechlin

L'imageur de Fresnelet le projet FDAI-UV

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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

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"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

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"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

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"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.

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"Science cases" groupe 3 : astrochimie et galaxies

- Pour préparer ces science cases: coopérations en cours avec:à l'IRAP

GAHECSISU

à l'IAPgroupe de D.Kunth

à l'UMC (Madrid)groupe de Ana Ines Gomez de Castro

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Validations au solObservatoire de la Côte d'Azur, coupole du grand équatorial

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Tests sur le cielEn parallèle sur le tube du grand équatorial (Nice)

Bande passante 650 à 900 nm

Module récepteur

Grille primaire

696 Zones50 μm d'épaisseur20 cm de côté

Photo D.Serre

Action R&T CNES R-S08/SU-0002-014

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Tests sur le ciel juillet 2009 et janvier à mars 2010

Photo D.Serre

résolution 0.8" champ 800" λ0 = 800 nm Δλ = 100 nm

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10

Test sur la lune avec la grille de Fresnel 20 cm

composite de 2 images

44 km

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Saturne et satellites

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Tests sur le ciel avec la grille de 20 cmImagerie Haute dynamique Janvier - Février 2010

Sirius ABSeparation 6"Magnitudes -1.5 / 8.5650-740 nm

M 42et le trapèze θ Orionséparation 4.3"

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Tests sur le ciel avec la grille de 20 cmPhobos & Deimos, les satellites de Mars.

Contraste 400 000

Images des Satellites de Mars, bande spectrale 650-740 nmavec une ouverture de 20 cm (jamais fait avant, à notre connaissance)

Feb 13, 2010 - 01:08 Feb 13, 2010 - 01:19

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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 ?

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Lumière parasite confinée dans les aigrettes.

T+1 < 10%

Image

pupille

F = Cgr2 / (8 N )

Principe optique

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focale

Réseau correcteur (ordre -1) Optique de

champ

Image finale achromatique

Grille

plan pupille

Module Grille de Fresnel

Module Récepteur

masque

plan image 1dispersé

Ordre 0

refocalisation

Instrumentation focale

Schéma optique d'un imageur de Fresnel spatial

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Télescope spatial proposé pour l'astrophysique UV

Optique de champ : télescopede 60 cm de diamètre.Correction du chromatisme:Réseau concave de Fresnel,15 cm de diamètreInstrumentation focale :Spectro-imageursdétecteurs

Module "grille primaire"3.6 à 4 m de diamètre, 700 zones

Module récepteur

Vol en formation

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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

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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 ?

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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 105

Images HST prises H. ATEK, D.Kunth et al. http://obswww.unige.ch/~hayes/LymanAlpha/