Une caméra géante suit les astéroïdes

Le premier des quatre nouveaux télescopes de poursuite d'astéroïdes sera mis en service le mois prochain à Hawaï, promettant de balayer rapidement de grandes étendues du ciel, grâce au plus grand appareil photo numérique du monde.

En veillant: Le prototype du télescope Pan-STARRS, PS1, s'est concentré sur la comète Holmes lors des essais en 2008. Les détails représentent environ la moitié de ce qui est attendu lorsque le télescope sera mis en ligne en décembre.

Le projet, connu sous le nom de Télescope d'enquête panoramique et système de réponse rapide (Pan-STARRS) , vise à balayer l'ensemble du ciel visible depuis le sommet du mont Haleakala sur l'île de Maui, à Hawaï, trois fois par mois, à la recherche d'astéroïdes et d'objets géocroiseurs (NEO) aussi petits que 300 mètres de diamètre. Au cœur de chaque télescope se trouve un Appareil photo numérique de 1,4 milliard de pixels qui peut photographier de larges pans du ciel nocturne avec des détails précis.

Le premier prototype de télescope utilisant la caméra sera mis en ligne en décembre. Ce télescope scrutera le ciel nocturne à la recherche d'astéroïdes et de comètes qui pourraient constituer une menace pour la Terre. Pan-STARRS est conçu pour avoir au moins trois fois la puissance collectrice des télescopes NEO actuels.

Les caméras du Pan-STARRS, chacune constituée d'un réseau de dispositifs à couplage de charge (CCD) de 40 centimètres carrés, apportent une nouvelle technologie à l'optique utilisée en astronomie. L'aspect le plus innovant est peut-être la capacité de chaque cellule CCD à décaler électroniquement une image pour contrer le flou atmosphérique et fournir une astrophotographie plus claire, explique Barry Burke, membre senior du personnel du MIT. Laboratoire Lincoln , ce qui rend les caméras.

L'atmosphère est la limite de la qualité de l'image, mais il y a une particularité de ces puces qui leur permet de supprimer une partie du flou dû aux effets atmosphériques, dit Burke. Il permet de déplacer l'image dans n'importe quelle direction de la puce d'une manière qui correspond au mouvement des étoiles et qui élimine une partie importante du flou.

Connue sous le nom de CCD à transfert orthogonal (OTCCD), la technologie utilise l'électronique pour ajuster l'image plutôt que d'incliner mécaniquement l'objectif ou le miroir d'un appareil photo, une technique plus courante utilisée dans les appareils photo grand public dotés d'une stabilisation optique de l'image. Parce que le processus est électronique, la technologie peut être distribuée à chaque cellule du réseau CCD, permettant des ajustements beaucoup plus granulaires aux turbulences atmosphériques localisées. Le résultat est une image plus nette que ce qu'un observatoire au sol pourrait produire.

La structure en mosaïque de la caméra CCD conduit également à un système plus fiable et à des coûts de fabrication moins élevés, explique Burke. La puce ne pourrait pas être faite à cette taille, nous sommes donc obligés de diviser la caméra en tuiles, dit-il.

Chaque caméra Pan-STARRS se compose d'un ensemble de dispositifs de huit sur huit, chacun contenant un ensemble de huit sur huit de cellules CCD. La taille de chaque cellule – environ six millimètres de côté – est déterminée par un point idéal : si les copeaux étaient beaucoup plus gros, le nombre de défauts sur eux – et donc le coût global de leur fabrication – serait trop important ; s'ils étaient beaucoup plus petits, il deviendrait beaucoup plus difficile de les organiser dans le plan focal de l'appareil photo.

Beaucoup d'yeux : Chaque composant du réseau CCD à transfert orthogonal se compose d'un dispositif de cinq centimètres composé de 64 puces CCD. Le grand réseau de huit sur huit ne contient que 60 appareils car les éléments d'angle seraient trop éloignés du centre du plan focal pour collecter des données utiles.

Une telle conception sera probablement la voie de l'avenir pour les très grandes caméras à plan focal, déclare Donald Figer, astronome et directeur du Laboratoire de détecteurs d'imagerie de Rochester (RIDL) , à New York.

La mosaïque du plan focal de la caméra dans de nombreux CCD et l'utilisation de la technologie de transfert orthogonal lui permettent d'éviter un problème qui affecte souvent les puces CCD plus grandes, explique Figer. Ce problème, appelé blooming, se produit à cause des contrastes dans les intensités lumineuses provenant d'un champ d'étoiles. Une étoile très brillante peut créer une charge électrique importante dans une rangée et une colonne particulières d'une puce CCD, car son intensité dépasse la partie du ciel imagée sur la puce. Les CCD fournissent leurs données le long des lignes et des colonnes des circuits semi-conducteurs, de sorte qu'un signal lumineux puissant peut submerger les autres pixels de la même ligne et de la même colonne. Mais en utilisant de nombreuses puces, l'effet peut être localisé, et en déplaçant l'image à l'aide d'un transfert orthogonal, l'intensité maximale peut être corrigée.

La capacité de transfert orthogonal lui permet de mélanger la charge le long des segments, explique Figer. Il vous permet d'obtenir efficacement une image plus claire. D'autres caméras font quelque chose comme ça, mais elles le font en déformant le miroir.

L'approche de Pan-STARRS est différente de celle utilisée dans les grands télescopes d'autres observatoires, tels que les deux télescopes de 10 mètres de l'observatoire Keck sur le Mauna Kea, à Hawaï. Les grands télescopes utilisent généralement une optique adaptative pour corriger les turbulences atmosphériques en tirant parti d'un objet brillant, connu sous le nom d'étoile guide naturelle, près de la cible. En ajustant l'image du télescope pour corriger les aberrations détectées dans l'image de l'étoile guide, une image beaucoup plus claire - corrigée des turbulences atmosphériques - en résulte. Cependant, dans 99% des cas d'observation, une étoile guide naturelle n'est pas disponible, donc Keck 1 et Keck 2 utilisent une étoile guide laser, qui est créée en envoyant un faisceau laser de longueur d'onde de sodium dans la haute atmosphère pour exciter une fine couche de atomes de sodium là-bas. Cela crée un point de référence près de la cible d'observation, semblable à une étoile guide naturelle.

Un télescope au sol équipé d'une optique adaptative peut produire des images avec une résolution comparable à celle du télescope Hubble. Cependant, l'approche est trop coûteuse pour les télescopes plus petits, tels que les télescopes Pan-STARRS de 1,8 mètre. À moindre coût, cependant, la correction d'image effectuée par les OTCCD donne une image de qualité similaire, sinon aussi bonne.

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