Décembre 2013

Sous la direction de Dennis Crabtree

 

 

Rapport E-Cass du Bulletin de CNRC Herzberg

Les rubriques qui suivent reviendront dans chaque numéro du bulletin et ont pour but de tenir les astronomes canadiens au courant des activités de CNRC Herzberg.

Les commentaires des astronomes sur la manière dont CNRC Herzberg accomplit sa mission, c’est-à-dire « assurer le fonctionnement et la gestion des observatoires astronomiques mis sur pied ou exploités par l’État canadien » (Loi sur le CNRC), sont les bienvenus.

Généralités

Tim Robishaw a accepté la permanence d’un poste au programme Radioastronomie en tant que membre de l’équipe scientifique de l’OFR. Tim est un expert en radiopolarisation, qu’il s’agisse d’observer l’effet Zeeman sur les mégamasers OH ou d’étudier le champ large des émissions polarisées venant des galaxies. Il possède aussi une grande expérience pratique des systèmes de télescopes, comme l’illustre le rôle qu’il a joué dans l’explication des propriétés polarisantes du télescope Green Bank lors de son doctorat. Après un doctorat à l’UC de Berkeley où il a travaillé avec Carl Heiles, il a obtenu une super bourse de l’Australia Research Council pour entreprendre des recherches à l’Université de Sydney avant d’arriver à CNRC Herzberg, consécutivement à l’obtention de la bourse Covington. Au cours des deux dernières années, il a beaucoup travaillé sur le télescope de 26 m de l’OFR pour préciser la signature Zeeman de la raie H1 dans la galaxie. Plus récemment, il a épaulé le consortium CHIME dans les efforts déployés pour calibrer le Pathfinder grâce au télescope de 26 m.

En décembre, Jim Hesser terminera ses 11 années de services  à l’ALMA. Il les avait débutées au comité de coordination avant de poursuivre son travail au sein du conseil d’administration de l’ALMA. Il est le seul membre du CA à n’avoir jamais quitté celui-ci depuis qu’a été entamée la construction de l’ALMA. Sean Dougherty prendra sa place en janvier, tandis que l’ALMA continue de progresser vers son exploitation intégrale pour la recherche.

Astronomie optique

ngTCFH

En mai 2013, l’équipe du projet ngTCFH avait présenté une demande au Comité consultatif scientifique (CCS) du télescope Canada-France-Hawaï (TCFH) afin qu’il appuie la création d’un bureau pour le projet. À sa réunion de mai, le CCS a néanmoins décidé de ne pas donner suite à cette demande, estimant que la proposition n’était pas assez détaillée et laissait d’importantes questions en suspens.

Subséquemment, l’équipe du projet a présenté une nouvelle proposition, plus détaillée cette fois, priant le comité de l’examiner à sa rencontre de septembre. Le CCS a signalé avoir antérieurement noté que la portée scientifique du projet ngTCFH est de la plus haute qualité et que ce dernier représente une évolution audacieuse, mais techniquement réalisable du TCFH.

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Après sa rencontre de mai, le CCS du TCFH a formulé la recommandation que voici au sujet du ngTCFH :  « Le CCS recommande au conseil d’appuyer la création d’un bureau pour le projet ngTCFH ». Le conseil du TCFH se réunit au début de décembre (après l’envoi de ce bulletin au service de traduction).
Figure 1 Superposition des données expérimentales du CV1RR pour les deux réseaux prismés à faible résolution GR150 de NIRISS. Le degré zéro et le premier degré de chaque réseau prismé correspondent au point et à la ligne jaunes. L’image directe a été soustraite, ce qui laisse un résidu négatif de la source non dispersée.
 

Astronomie spatiale

La première série d’essais cryogéniques dans le vide (CV1RR) sur le module d’instrumentation scientifique du télescope spatial James Webb (JWST) s’est déroulée entre les mois d’août et de novembre. Le moment a été particulièrement palpitant pour l’équipe canadienne, car celle-ci a pu constater pour la première fois la performance de l’instrument FGS/NIRISS au complet. Les tests ont remporté un succès phénoménal, l’instrument fonctionnant de la façon prévue à tous les modes. Les essais réalisés sur les lieux ont bénéficié d’un soutien exceptionnel de l’ASC, de COM DEV (le principal maître d’œuvre), des membres de l’équipe d’instrumentation scientifique de l’Université de Montréal et des sous-traitants de l’ASC situés à STScI. Il s’agissait aussi d’un test majeur pour l’équipement d’essai terrestre du Goddard Space Flight Center de la NASA et ce test a été couronné de succès. Le prochain essai cryogénique sous vide devrait commencer en juin 2014 et portera sur les quatre instruments scientifiques du JWST.

Figure 2 Comparaison des données expérimentales du CV1RR aux résultats d’une simulation réalisée antérieurement à l’UdeM avec le réseau prismé GR700 du NIRISS, sur le transit d’une exoplanète. La trace du dessus correspond à celle du premier degré et celle du dessous, à la trace du deuxième degré. On a délibérément doté ce réseau prismé d’une large fonction d’étalement ponctuel dans le même sens que l’orientation spatiale.
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L’ensemble du projet JWST progresse toujours allégrement en vue du lancement, prévu en octobre 2018. Les quatre instruments scientifiques ont été remis à la NASA. Tous les éléments du miroir sont achevés et seront livrés à la NASA d’ici décembre 2013. La partie centrale de la structure qui soutient le miroir à l’arrière est terminée elle aussi et a subi les essais cryogéniques sous vide en octobre. Le développement de l’énorme écran solaire à cinq couches qui empêchera le télescope de surchauffer se poursuit.

Le colloque CASCA 2014 qui aura lieu à Québec inclura une séance d’information sur le JWST à midi. Nous invitons les membres de la collectivité à s’y rendre pour obtenir les nouvelles les plus récentes et commencer à songer comment ils se serviront du nouveau télescope pour leurs travaux.

Technologie astronomique

Avancement de l’appareil de démonstration du réseau focal évolué (AFAD)

La radioastronomie est depuis toujours dominée par les télescopes à faisceau simple. Au cours de la dernière décennie, les progrès réalisés en électromagnétisme et dans le traitement des signaux numériques ont permis la création de réseaux de récepteurs. Cette nouvelle technologie pourrait raccourcir considérablement les études effectuées au télescope par la multiplication des faisceaux et l’élargissement du champ de vision instantané. On y parviendrait en plaçant une petite antenne réseau à commande de phase dans le plan focal de l’antenne à réflecteur. CNRC Herzberg se penche sur cette technologie dans le cadre de sa contribution au réseau d’un kilomètre carré (SKA) qui verra le jour dans l’ouest de l’Australie. Les efforts se sont accentués sur la réduction maximale des sources de bruit dans la structure de l’antenne, puisque le bruit fait partie des principaux facteurs qui déterminent la rapidité d’une étude. On atténue le bruit en plaçant les récepteurs aussi près que possible du point d’alimentation des antennes et en veillant à ce que l’épaisseur des éléments d’antennes soit suffisante pour répartir les courants superficiels sur une plus vaste surface, en vue d’atténuer les pertes attribuables à la résistivité.
Le réseau AFAD doté d’un formeur de faisceau analogue a été terminé il y a peu. Cet appareil d’alimentation d’antenne à commande de phase de démonstration se compose de 41 éléments Vivaldi (on en voit un sur la figure 3, à droite). Épais de 5 mm, ces éléments permettent de placer l’amplificateur à bruit réduit (LNA) près du point d’alimentation de l’antenne, ce qui réduit l’affaiblissement de la ligne de transmission et le bruit. La figure montre la plaquette verte et or du LNA.
Figure 3
Figure 4
Figure 5

La figure 4 représente le réseau au grand complet. Le formeur de faisceau analogue se trouve dans la structure, sous l’épais réseau d’éléments Vivaldi. Neuf éléments sont groupés pour former un bloc de multiplexeurs, d’amplificateurs et d’atténuateurs à plots qui produiront le faisceau à axe de pointage unique employé pour jauger le bruit. La topologie du formeur de faisceau a été soigneusement pensée pour qu’on puisse suivre la phase et l’amplification d’un élément à l’autre ainsi que sur toute la bande analysée (de 0,7 à 1,5 GHz).

Nous commençons à peine à tester l’AFAD à la chaleur et au froid, à l’installation d’essais du CNRC (figure 5). Cette dernière est dotée d’un tapis de sol, si bien qu’on peut se servir du ciel comme charge à basse température, en limitant au minimum la contamination par les rayonnements venant de la terre. L’autre partie de l’installation consiste en un toit amovible avec, à la base, un absorbeur de microondes utilisable comme charge à haute température.

Merci à Jim Hesser, Bruce Veidt et Chris Willott pour leurs contributions.