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Tél : 04 93 40 54 10

Tél : 04 92 07 63 38

Laboratoire d’accueil : Observatoire de la Côte d’Azur / Laboratoire GéoAzur

Intitulé du sujet : Exploitation de l’instrument INTENSE pour la caractérisation et la modélisation de la turbulence dans la coupole du télescope MéO de l’Observatoire de Calern.

 DESCRIPTION DU SUJET :

La présence d’air dans l’environnement immédiat d’une instrumentation optique (Coupole d’un télescope, Laboratoires optiques, salle d’intégration et test de télescope, Mesures lasers…) peut s’avérer très gênante pour atteindre les performances optimales de celle-ci. En contraste avec l’atmosphère libre, l’air dans un milieu confiné est affecté par les caractéristiques du sol et de l’environnement (convection, rugosité, obstacles...). En raison de la nature aléatoire des écoulements et de leur forte sensibilité à l’environnement, il est difficile de prévoir avec certitude le comportement de la turbulence locale et de la stratification. Néanmoins, il existe des modèles empiriques dont il faudra étudier la pertinence afin de mieux comprendre les mécanismes qui sont à l’origine du développement de la turbulence locale. L’estimation des paramètres physiques caractérisant ce comportement de l’air est cruciale pour évaluer l’impact de celui-ci sur la propagation de la lumière. Les mesures de température et de vitesse de l’air ne permettent pas de rendre compte de façon directe de l’influence de la turbulence locale sur la propagation optique.

L’instrument INTENSE (Indoor Turbulence Sensor) permet la caractérisation de la turbulence optique dans un milieu confiné. Cet instrument utilise une méthode optique basée sur quatre faisceaux laser parallèles issus d’une source (diode laser) traversant la turbulence locale à des endroits différents. Les faisceaux lasers sont ensuite renvoyés par des miroirs et lames séparatrices vers un petit télescope de 12cm au foyer duquel une caméra CCD est placée pour enregistrer les images des quatre spots. L’amplitude des fluctuations de ces derniers est liée à l’énergie de la turbulence traversée par les quatre faisceaux. Le choix des bases doit être déterminé de sorte à avoir un meilleur échantillonnage de la fonction de covariance des fluctuations des spots (angle d’arrivée) qui est caractéristique du modèle de la turbulence. Afin de séparer les quatre spots sur la caméra, on doit ajuster les angles des miroirs de renvoi et des lames séparatrices. Les statistiques de ces fluctuations d’angle d’arrivée permettent d’extraire les paramètres de la turbulence, particulièrement le paramètre de Fried r0, l’échelle externe L0 et le temps de cohérence tau0. La fonction de covariance déduite des mesures est confrontée aux courbes théoriques pour statuer sur le modèle de turbulence.

L’objectif du stage proposé est l’exploitation de l’instrument INTENSE dans des conditions réelles d’utilisation à savoir dans la coupole du télescope MéO de l’observatoire de Calern dédié à la télémétrie laser sur la Lune et les satellites artificiels. Un travail dédié au traitement des données obtenues lors des campagnes de mesures est également prévu. L’analyse de ces données permettra à terme de statuer sur l’impact de la turbulence de coupole sur les mesures de télémétrie laser.

L’étudiant(e) sera intégré(e) au sein de l’équipe Astrogéo reconnues depuis de nombreuses années dans le domaine des liens optique vers l’espace, en étroite collaboration avec l’équipe Optique Atmosphérique du Laboratoire Lagrange reconnu pour son expertise dans la turbulence optique.

Le stage se fera à l’Observatoire de Calern, un véhicule pour se rendre à l’Observatoire est conseillé.