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M.U.S.E.

Par Cédric Bombail - 5/05/2006

 

 

Multi Unit Spectroscopic Explorer

MUSE est un projet européen piloté par un laboratoire français, le Centre de Recherche Astronomique de Lyon (CRAL). Outre le CRAL, le consortium comporte les laboratoires suivants : l’Université de Göttingen (Institut für Astrophysics IAG), l’Observatoire de Leiden (Sterrewacht Leiden, Pays-Bas), l’Observatoire de Toulouse (LAOMP, France), l’Observatoire de Potsdam (AIP, Allemagne), l’Université de Zurich (ETH, Suisse) et l’ESO.

L’instrument MUSE a été sélectionné par l’ESO (European Southern Observatory) pour équiper le VLT (Very Large Telescope) au Chili. Piloté par le Centre de Recherche Astronomique de Lyon (CRAL) MUSE, un spectrographe intégral de champ, est l’un des quatre instruments de 2ème génération choisis par l’ESO pour le VLT.

MUSE devrait être en opération au Chili à partir de la fin 2011 jusqu’en 2020 environ, date possible pour le remplacement du VLT par un télescope géant de 50m ou plus. 

 

MUSE est un spectrographe intégral de champ (ou 3D) de nouvelle génération
opérant dans le domaine visible du spectre électromagnétique

 

Grâce à sa capacité sans précédent pour observer l’Univers en volume et en profondeur, MUSE devrait révolutionner l’étude de la formation et de l’évolution des galaxies. Les champs 3D profonds de MUSE, complémentés par le JWST et ALMA, nous offriront un point de vue complet de l’Univers jeune. MUSE permettra d’observer des galaxies dix à cent fois plus faibles, un élément essentiel pour comprendre comment les premières briques de matière se sont assemblées pour former les galaxies telles que nous les connaissons aujourd’hui. 

Simulation d’un champ profond MUSE. 
Les galaxies sont colorisées suivant leur distance (bleue pour les plus proches et rouges pour les plus distantes). 
Ces observations couvrent un intervalle de 13 milliards d’années. 
Les plus lointaines galaxies sont observées à seulement 700 millions d’années après le Big-Bang.

L’impact de MUSE ne se limitera pas à la cosmologie car cet instrument offrira également des performances uniques pour l’étude des galaxies proches, des amas d’étoiles de notre galaxie, des étoiles jeunes et des petits corps du système solaire.

 

Constellation de 24 modules, étudiés et réalisés dans un contexte industriel, optimisé pour les très longs temps de pose, assisté par une optique adaptative et 4 étoiles laser, MUSE est un instrument ambitieux. Il fait appel à nombre d’innovations technologiques telles que les découpeurs de champs, les réseaux holographiques à volume de phase et à large domaine de longueur d’onde, les spectrographes à bas coût et l’optique adaptative multi-conjuguée.

Représentation de l’instrument MUSE au foyer du VLT.

 

La coopération du GIGT concerne

- la conception et la réalisation opto-mécanique de la Fore-Optics,

 

La Fore-Optics est le sous-système opto-mécanique situé directement derrière le plan focal du Télescope, entre Galacsi le module Optique Adaptative de MUSE et les spectrographes. 

Les fonctions essentielles de la FO définies lors des spécifications techniques étant :

- transformer le FoV (Field of View) provenant du Télescope en une matrice de « sous-Fov », chacun étant projeté sur un Image Slicer 
- anamorphoser le FoV pour être compatible avec le critère de Nyquist
- imager la pupille du VLT à l’entrée du système des Image Slicer
- compenser la dispersion atmosphérique
- filtrer les longueurs d’ondes
 

Ainsi les fonctions suivantes composent la FO :

- Dérotation optique
- Agrandissement
- Anamorphose
- Séparation de champs (Field-splitting)
- Correction de la dispersion atmosphérique (ADC)
- Filtrage spectral

Deux modes d’observation sont mis en œuvre : 
- le Wide Field Mode (WFM) 
- et le Narrow Field Mode (NFM).

 

L’implantation des sources lumineuses de la Métrologie pour Galacsi(AO) est prévue dans la Fore-Optics.

 

Laurent Pares, opticien est responsable
du design optique,

Gérard Gallou, mécanicien assure le dessin
et la conception de la partie mécanique

 

- ainsi que la totalité du Contrôle de l’Instrument (Hardware et Software).

 

 

Le Contrôle de l’Instrument tant au niveau électronique que software doit satisfaire aux spécifications standard de l’environnement du VLT.

La plupart des sous-systèmes Electronique et Software (ICES) qui seront présents dans l’instrument MUSE sont concernés par cette rubrique. 

Après avoir déterminé quelles sont toutes les fonctions motorisées et électriques à mettre en œuvre, les électroniciens du GIGT proposeront une architecture conforme aux standards ESO. A ce jour, bien que non officiellement proposée par le « catalogue ESO », une architecture à base de CANBUS devrait être proposée lors de la Preliminary Design Review (PDR). La réflexion sur ce choix de configuration se fait conjointement avec le staff technique de l’ESO, lui aussi étudiant la migration des devices du VLT vers une nouvelle technologie.

L’ICES n’est pas seulement en charge du contrôle des parties mobiles de MUSE, mais aussi de la surveillance de tous les points névralgiques tels que la température, le refroidissement, la régulation des flux. Ces paramètres sont liés à ce qu’on appelle communément le HouseKeeping System.

Jean-Pierre Dupin assisté de Michel Dupieux, tous deux électroniciens sont en charge du design préliminaire du contrôle hardware de MUSE. Thierry Gharsa, électronicien vient de rejoindre leur équipe.



Cet environnement très électronique sera contrôlé par software : l’ICS. Basé sur le module ICB du paquetage VLTSW, cet ICS s’exécutera partie sur les LCUs (au moins 2), Unités de Contrôle PowerPC (VxWorks), partie sur une plateforme i386 (Scientific Linux). 

L’équipe d’informaticien du GIGT prend également en charge l’Observation Software (OS) et le Maintenance Software(MS). 

D’autres rubriques sont à implémenter, une énumération succincte étant :

- interface Utilisateur adaptée aux différents modes d’utilisation du Control Software (Observation, Maintenance, configuration des moteurs, préparation des templates d’observation, visualisation d’images, ...)

- élaboration et exécution des templates d’observation

- écriture des procédures de StartUp/ShutDown de l’Instrument

- installation du Control Software sur la station MUSE

- configuration de l’instrument MUSE

....



Les techniques et outils sont ceux qui sont mis disposition des Consortia par l’ESO, en vrac :

- langages : C, C++, Java, Tcl/Tk

- systèmes : VxWorks, Rtap, Linux

- sans oublier toute la librairie du VLT Software



Sylvie Brau-Nogué , informaticienne, doit proposer un design préliminaire du Control Software. Ensuite, Sébastien Baratchart, et Hervé Valentin rejoindront MUSE pour participer à la finalisation de ce design, la production du premier Prototype, jusqu’à la livraison et l’intégration au Paranal.








Membres de l’OMP impliqués dans le projet : 

- Baratchart Sébastien (Informaticien)

- Brau-Nogué Sylvie (Local Project Manager, Informaticienne)

- Dupieux Michel (Electronicien)

- Dupin Jean-Pierre (Electronicien)

- Gallou Gérard (Mécanicien)

- Gharsa Thierry (Electronicien)

- Pares Laurent (Opticien)

- Picat Jean-Pierre (Chercheur)

- Valentin Hervé (Informaticien)





Principales collaborations scientifiques :

Plus d’infos ....

 

 

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