Sujet THESE 2008-optique-active ferrari

Description

UMR 6110 OAMP - CNRS / Université de ProvenceEquipe R&D Optique et InstrumentationOPTIQUE ACTIVE APPLIQUEE AU DOMAINE SPATIALLaboratoire de recherche : Laboratoire d’Astrophysique de Marseille - LAMDirecteur de thèse : Gérard LemaîtreResponsable scientifique: Marc Ferrari (c o-directeur de thèse)Partenaire industriel : Société Européenne de Systèmes Optiques - SESOResponsable scientifique : Christian Du JeuDomaines : Sciences de la terre et de l’Univers, Sciences de l’ingénieurApplications : Optique, Systèmes spatiaux, D escription du sujet : Cette proposition de thèse collaborative entre l’équipe «R&D Optique et Instrumentation » du LAM et la Société SESO vise à évaluer les possibilités d’utilisation des techniques dites d’ « Optique Active » dans le domaine spatial. Il s’ agira de déterminer si les déformations subies par un système optique (télescope ou instrument) embarqué sur satellite peuvent être compensées par un système actif asservi au niveau du plan pupille du télescope. D ivers problèmes de déformation des matériaux introduisent des erreurs de front d’onde dans les télescopes spatiaux. Si aujourd’hui ces erreurs ne nuisent pas à la performance des télescopes, les futurs projets utiliseront de grands miroirs allégés dont les déformations introduisent des erreurs de front d’onde de surface (SFEs) qui peuvent nuire aux performances du système global.La thèse s’ effectuera en deux temps, avec une première phase, à partir ...

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• Publié par: Rozis
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Extrait

UMR 6110 Equipe R&D Optique et Instrumentation

OAMP - CNRS / Université de Provence

OPTIQUE ACTIVEAPPLIQUEE AU DOMAINE SPATIAL

Laboratoire derecherche:Laboratoired’Astrophysique deMarseille-LAM Directeur de thèse :Gérard Lemaître Responsable scientifique:Marc Ferrari(co-directeur de thèse)

Partenaireindustriel:SociétéEuropéennede SystèmesOptiques-SESO Responsable scientifique :Christian Du Jeu

Domaines:Sciencesdelaterreetdel’Univers,Sciencesde l’ingénieur

Applications:Optique, Systèmesspatiaux,

Description du sujet :

Cette proposition de thèse collaborative entre l’équipe «R&D Optique et Instrumentation » du LAM et la Société SESO vise à évaluer les possibilités d’utilisation des techniques dites d’« Optique Active » dans le domaine spatial. Il s’agira de déterminer si les déformations subies par un système optique (télescope ou instrument) embarqué sur satellite peuvent être compensées par un système actif asservi au niveau du plan pupille du télescope.

Divers problèmes de déformation des matériaux introduisent des erreurs de front d’onde dans les télescopes spatiaux. Si aujourd’hui ces erreurs ne nuisent pas à la performance destélescopes, les futurs projets utiliseront de grands miroirs allégés dont les déformations introduisent des erreurs de front d’onde de surface (SFEs)qui peuvent nuire aux performances du système global.

La thèse s’effectuera en deux temps, avec une première phase, à partir d’un exemple concret de télescope spatial, ciblée sur l’analyse des erreurs de front d’onde générées notamment par les déformations de la structure du télescope et des optiques (décentrements, tilts, rotations, variations de courbure, etc..), et principalement dues aux changements de gravité ou de température entre l’intégration au sol et l’utilisation en orbite.

La compréhension des sources d’erreurs est la première étape à franchir afin de pouvoir définir, adapter et dimensionner les systèmes correcteurs en conséquence. On classera les sources de SFEs selon trois sources principales : - Lesdéformations des miroirs dues à la différence de gravité entre l’intégration au sol et les opérations en vol, - Lesdéformations des structures mécaniques qui soutiennent les divers miroirs qui composent le télescope, - Lesdéformations dues aux biais d’interface.

2, PlaceLe Verrier - 13248 Marseille Cedex 4 Tél. [phone] - Fax [phone] Mél : pré[e-mail] Web :www.oamp.fr

Chacune de ces sources d’erreur introduit des déformations spécifiques, directement au niveau de la surface optique, qui se traduisent par une dégradation de la qualité image du télescope. Ces sources d’erreurs mécaniques et leurs effets optiques seront traitées séparément dans un premier temps, puis de manière globale afin de pouvoir optimiser l’ensemble correcteur qui sera étudié dans la suite de la thèse.

Dans une deuxième partie les techniques permettant de corriger facilement les défauts du front d’onde, soit au niveau du télescope soit des instruments, seront évaluées. Nous étudierons plus particulièrement l’adaptation au domaine spatial des techniques basées sur les méthodes d’Optique Active.

Ces techniques, développées depuis près de 40ans au sein du laboratoire, ont jusqu’à présent été utilisées avec succès sur les télescopes et instruments au sol (voir bibliographie). Elles rassemblent une série de méthodes de déformation de substrats, toutes basées sur l’élasticité des matériaux, permettant de générer facilement des surfaces optiques plus ou moins complexes et sont potentiellement très intéressantes pour le problème qui se pose au niveau du contrôle du front d’onde d’un télescope spatial.

Parmi les solutions d’Optique Active possibles, nous nous attacherons à dégager celles qui semblent les plus optimales, à la fois du point de vue du niveau de correction atteint que de leur facilité de mise en œuvre. Ensuite, nous tenterons de définir une, voire plusieurs solutions communes aux trois sources d’erreur identifiées (déformations des miroirs, des structures, et biais d’interfaces).

Cette étude sera menée en prenant en compte les particularités et les contraintes du milieu spatial, à la fois pour le miroir et pour son système mécanique de déformation. Cela inclura des aspects tels que la résistance en cryogénie, vide et vibration des matériaux utilisés et des systèmes. L’asservissement du système correcteur, dans le cadre d’une boucle de contrôle/commande sera également pris en considération en fonction des contraintes spatiales.

Ces développements sont essentiels dans le cadre des futurs grands télescopes spatiaux, aussi bien pour les missions d’observation de la terre que pour les satellites d’observation astrophysique. Ces futurs télescopes devront faire appel à des miroirs de plus en plus grands, et le contrôle actif du front d’onde délivré à l’entrée des instruments est ainsi un moyen simple de relâcher une partie des contraintes sévères de fabrication de ces miroirs nécessairement très allégés.

Contacts: Dr. Marc FERRARI Mèl :[e-mail]