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H2020

GREST — Résultat en bref

Project ID: 653982
Financé au titre de: H2020-EU.1.4.1.1.
Pays: Espagne
Domaine: Espace

Des performances améliorées pour un télescope solaire européen avec des instruments à la pointe de la technologie

Afin de nous aider à mieux comprendre les phénomènes solaires, le télescope solaire européen (EST) s’appuie sur des mesures de haute précision. Le projet GREST a développé des instruments d’imagerie et de spectroscopie pour permettre de faire passer la technologie au niveau supérieur.
Des performances améliorées pour un télescope solaire européen avec des instruments à la pointe de la technologie
Le Soleil est une étoile qui constitue un modèle essentiel pour comprendre le reste de l’univers. Le télescope solaire européen (EST) a pour mission principale d’observer le Soleil de près – la seule étoile pouvant être étudiée à haute résolution. Mais cette observation attentive des processus solaires repose sur une instrumentation capable de fournir des résultats à la plus petite échelle et dans les moindres détails possibles.

L’équipe GREST, financée par l’UE, s’est efforcée d’obtenir une résolution spatiale élevée au moyen de modèles, de tests et de prototypes d’instruments cruciaux destinés aux futures infrastructures au sol pour la physique solaire, et en particulier au télescope solaire européen (EST). Outre le fait d’offrir croissance et diversité aux marchés existants, les innovations combinées de GREST augmenteront également la demande en main-d’œuvre qualifiée dans le secteur des technologies de pointe.

Affiner les réglages de l’instrumentation

En présentant l’aspect multidisciplinaire de GREST, M. Manuel Collados, coordinateur du projet, explique: «Les discussions les plus passionnantes ont porté sur la manière de faire progresser les techniques actuelles pour répondre aux spécifications de l’EST. Des scientifiques et des ingénieurs du monde universitaire et de l’industrie ont par exemple discuté de la façon de développer des détecteurs plus grands, plus rapides et plus efficaces, surpassant ainsi les solutions actuelles.»

Les travaux issus de ces discussions ont débouché sur un certain nombre d’innovations cruciales, notamment des étalons de mesure de précision nanométrique ainsi que deux options IFU (unité intégrale de champ) – l’une basée sur des découpeurs d’image et l’autre sur l’utilisation de microlentilles – pour des observations à haute résolution spatiale. Un logiciel de simulation a également été développé pour modéliser le comportement de miroirs déformables (DM) inclinés pour l’optique adaptative multi-conjuguée (MCAO), ce qui était indispensable pour garantir que l’EST atteigne la haute résolution spatiale requise.

Les observations solaires nécessitant une évolution significative au niveau des capteurs, l’équipe s’est penchée avec succès sur la faisabilité d’une nouvelle technologie de mise en cache des charges (basée sur la technologie des transistors à effet de champ à canal P appauvri – DEPFET), permettant de concevoir, de construire et de tester un prototype. Cette technique est susceptible de jeter les bases d’une caméra scientifique de nouvelle génération pour la spectro-polarimétrie de haute précision. Sur la base des résultats obtenus, un concept de caméra polarimétrique, prête à l’emploi pour des applications scientifiques, et une feuille de route concernant sa mise en œuvre ont été définis.

De plus, un prototype de caméra grand format (4k x 4k) à lecture rapide, faible bruit et rétroéclairage, basé sur la technologie scientifique Complementary metal oxide semiconductor (sCMOS), a été réalisé, offrant une possibilité de stockage in situ allant jusqu’à quatre images indépendantes.

L’évaluation a montré que le prototype de la caméra répondait aux spécifications EST, une telle adéquation n’étant actuellement disponible sur aucun autre appareil, commercial ou pas.

L’arrivée des télescopes et des instruments de nouvelle génération, et en particulier des détecteurs modernes grand format, s’accompagne de la nécessité de disposer de grands modulateurs de polarisation. Au sein du projet GREST, un certain nombre de retardateurs variables à cristaux liquides grand format ont été fabriqués et testés avec succès par le biais de différentes approches, notamment avec des cellules nématiques alignées dans des configurations anti-parallèle, parallèle ainsi qu'avec des cellules ferroélectriques.

Comprendre l’impact de l’activité solaire sur Terre

L’activité magnétique solaire provoque des changements sur Terre, susceptibles d’affecter des millions de personnes, à court et à long terme. Être capable de mieux comprendre le lien entre le flux d’énergie solaire et le climat terrestre, afin de prévoir les perturbations spatiales induites par le Soleil, pourrait permettre d’en atténuer plus efficacement les effets.

En examinant les mécanismes physiques à l’œuvre dans l’atmosphère solaire avec une précision sans précédent, l’EST permettra de s’attaquer à des problèmes qui nous intriguent depuis longtemps, comme: la structure et l’évolution des champs magnétiques solaires, y compris des taches solaires; l’émergence de champs magnétiques à travers la surface solaire; la dynamique et le chauffage de la chromosphère; le mécanisme de déclenchement des éruptions solaire et le couplage magnétique dans l’atmosphère solaire.

Comme le précise M. Collados, «les progrès réalisés par GREST constituent un pas en avant important pour que les promesses de l’EST se concrétisent. Cela a non seulement fourni une excellente occasion de développer de nouvelles applications à partir de technologies de pointe, mais aussi renforcé la coopération entre le monde universitaire et l’industrie, ce qui s’est déjà traduit par la mise au point de nouveaux dispositifs.»

En plus de s’avérer utiles pour les observations solaires, les technologies des détecteurs grand format devraient également profiter à bien d’autres applications se basant sur des observations astronomiques à haute résolution, comme la détection d’objets à proximité de la Terre ainsi que les études de pulsars, et devraient ouvrir de nouveaux marchés en microscopie électronique à transmission (TEM), en cristallographie des protéines et en tomographie à rayons X.

Pour finaliser ses travaux, l’équipe poursuit ses activités de recherche, de fabrication, de test, de mise au point et de validation des différentes technologies, en laboratoire et in situ.

Mots-clés

GREST, physique des plasmas, soleil, télescope, solaire, étoile, champs magnétiques, taches solaires, haute résolution spatiale, détecteurs, capteurs, atmosphère