Un système sensible de détection des reliques de l'univers primitif
Les travaux actuels en astrophysique apportent des informations très intéressantes sur le passé et l'évolution de notre Univers. De nombreux progrès viennent de la détection du faible rayonnement restant aujourd'hui du gaz très chaud présent peu après le Big Bang, et de celui des premiers trous noirs, jusqu'ici impossible à détecter. La détection de ce rayonnement électromagnétique exige des instruments très sensibles. De fait, pour répondre aux exigences, les détecteurs doivent fonctionner à des températures très basses et générer un bruit minimal. Des scientifiques européens ont lancé le projet E-SQUID (Development of SQUID-based multiplexers for large infrared-to-X-ray imaging detector arrays in astronomical research from space) afin de concevoir la meilleure solution de lecture pour de tels détecteurs. La tâche principale fut de concevoir les premiers prototypes du système de lecture, basés sur des interféromètres quantiques supraconducteurs (SQUID). Ces dispositifs étaient déjà utilisés dans des systèmes au sol, mais leurs applications à l'espace, tout aussi importantes, restaient rares. Par ailleurs, l'Europe avait pris du retard sur les États-Unis dans ce domaine. Les partenaires du projet E-SQUID étaient tous des acteurs des SQUID en Europe, et représentaient le degré le plus élevé d'expertise dans la recherche en astrophysique et la conception d'instruments. Ils ont commencé par définir les exigences des instruments dans les rayons X, l'optique et l'infrarouge lointain. Les chercheurs ont défini les exigences à partir des objectifs scientifiques de plans de missions réelles et d'études d'instruments. Ils ont utilisé comme références l'expérience APEX (Atacama Pathfinder Experiment) dans l'infrarouge lointain, la caméra S-Cam 3 dans l'optique, et le spectromicrocalorimètre XMS (X-ray Microcalorimeter Spectrometer) dans les rayons X pour la mission Athena. Beaucoup de travaux ont été nécessaires pour sélectionner le type de multiplexage convenant à de tels détecteurs cryogéniques. Les chercheurs ont basé leur choix sur le nombre de signaux transportables en même temps dans un signal complexe qui reste décodable. Leurs nouvelles tâches ont été de concevoir et fabriquer des prototypes de l'électronique de soutien et le câblage vers le détecteur cryogénique, et de réaliser des prototypes de nouveaux multiplexeurs SQUID. Le projet E-SQUID s'est traduit par un nouveau circuit SQUID plus performant, capable de multiplexer deux ensembles de détecteurs à 32 éléments. La commercialisation de cette nouvelle technique améliorera l'indépendance et la compétitivité de l'Europe en matière d'exploration de l'espace. Ce système pourrait aussi surveiller depuis l'espace des activités au sol comme les incendies et les départs de missiles.
Mots‑clés
Univers primitif, E-SQUID, multiplexeurs, détecteur d'imagerie, détecteur cryogénique