Cay2

Le dôme et la structure avancent bien, oui :-).

Les optiques aussi : on fera des publis sur le sujet dans les prochains mois :-)

Les sceptiques du phasage et du contrôle du télescope sont des stressés permanents :-), selon moi. Ils ont raison d’être stressés car c'est un vrai challenge.  Mais les grands programmes scientifiques sont tous des challenges pour lesquels la base est toujours la même : sur le papier ça doit marcher.

Cela génère évidemment des sentiments contradictoires, : l'optimisme et l'envie d'y aller, le scepticisme et la peur de se planter. Si on prend un peu de recul, jusqu’à présent la très grande majorité des grands programmes ont été couronnés de succès, même si cela ne fut jamais sans peine.
 
Qu'ils sachent que les ingés qui bossent sur le sujet ne sont pas des imbéciles, qu'une réplique mini de l'ELT existe pour tester et éprouver le contrôle du bazar (MELT). Je vois avec eux, toutes les semaines, les progrès sur le sujet, et je dois vous avouer une chose : ces types sont épatants :-).
Bon, dans épatant on peut tout voir :-) ...
Pour vous plonger un peu dans le truc, voyez les équipes de développement un peu comme suit :

Atchoum – Professeur Inadvertentiam

Il arrive sur la manip, heurte et bousille un ou deux trucs, et cela se met à fonctionner …

Joyeux – Professeur Jovial

Que cela marche ou ne marche pas, il s’en fout, pour lui tout est source de progrès … Il colporte la joie et l’engouement. Il essaime l’entrain.

Prof – Professeur Cosinus

Sa vie n’est qu’équations … Et il sort de son chapeau des machins qui laissent dubitatifs tant ils sont incompréhensibles, improbables, mais si efficaces.

Simplet – Assistant Prolifique

Il ne comprend rien ou que peu à la manip. Avec sa fraîcheur printanière, sa vision simpliste et globale, il dit : pourquoi deux bouteilles de 0.75 cl alors qu’une bouteille de 1,5 l fait l’affaire ?  

Timide – Maître de l’Ombre

Il voit, sent, perçoit, mais pense que toute tentative d’exclamation de sa contribution ne conduira qu’à sa perte, tant l’ego de ses collaborateurs est démesuré. Quand par inadvertance on met la main sur ses notes, tout devient pourtant si clair.

Dormeur - Et la lumière fut

Toute cette agitation le fatigue. Il rêve plus à quelle variété de tomate planter qu’a la modulation à appliquer sur ce senseur pyramidal … A son réveil la réponse est claire …

Grincheux – Professeur No Way

Aucune action, aucune pensée, ne mènera à un quelconque succès. Sa remise en doute est permanente. Le doute étant permis, chacun se remet en question …

Souvenons nous que les mêmes doutes planaient sur la capacité à faire fonctionner les Keck :-)

Que le VLT était un doux rêve d'illuminés ...  
Que le JWST semblait une aventure vouée à l’échec par beaucoup.
Que le LHC  nourrissait les torpeurs des pessimistes.
Que ITER on verra...

Que Starship n'est pas qu'un tas de ferraille au fond de l’océan ...

Que Gemini, Apollo, Space Station, Artemis, ne sont que des prémices ... 

etc

Tout cela pour dire : on fait la machine, et on la fera triquer :-)

Marc

Pour le phasage, introduit par Alain quelques posts plus haut...

Il est prévu initialement de le réaliser tous les 10 jours max.

La réalité est assez complexe, je pourrai revenir sur ce point si vous le désirez. 

Alors, me direz vous, on fait quoi avec les un à deux segments remplacés chaque jour ? Dix jours c'est 20 segments qui font n'importe quoi et propagent des erreurs de forme du M1 ! C'est ballot et c'est con !

Hm ...

D'abord, on n'inclut pas ces fraichement arrivés dans les matrices d'interactions. Ainsi ils ne propagent pas d'erreur. Ces matrices d'interactions c'est quoi ?:

- pour lisser le M1 j'ai en gros 798 x 6 = 4788 points zéro des edge sensors (senseurs de positions relatives des segments, placés sous le segment. Les machins bleus sur la figure au dessus). Ces zéros ont été déterminés avec des senseurs de front d'onde et une étoile, sur le ciel donc. 

- Pendant l'observation, on agit sur les 3 positionneurs de chaque segment (Les PACTS, voir figure dans le post ci-dessus) pour être au plus proche de ces points zéros

- Le calcul mathématique n'est pas simple, du tout. Il dépend aussi de la déformation de la structure du télescope en fonction de la distance au zénith, de la température, de tout un tas de trucs...

- C'est un calcul matriciel, d'où le nom matrices d'interactions ci-dessus. 

Ensuite, on va faire en sorte de pouvoir les 'stacker':

- Stacker ca veut dire superposer, cad que les images produites par les segments non-phasés sont quand-même à la même place sur les détecteurs. Voir les posts sur l'alignement et le phasage du JWST.

- Le manipulateur dont je vous parle sur le post précédent est fait aussi pour accueillir un phaseur local (LoCo).

- Il s'agit d'un ensemble de capteurs optiques qui permettent de mesurer l'écart de position (de piston) sur chaque bords de segment avec ses voisins

- Et donc de déterminer localement, de jour, au moment du remplacement, le point zéro des senseurs de bord du segment

L' est pas belle la vie ? 

Bon, dans les faits si LoCo est vraiment performant on pourra faire mieux que stacker, donc phaser.

Aussi, on est allé tester nos algo de phasage sur le GTC (Gran Telescopio Canarias), et on pousse les technos afin de minimiser les temps de phasage car cela bouffe du temps d'observation.

On est bien plus rapides et performants. En poussant encore on pense qu'un 'ptit phasage quickos' en début de nuit sera faisable :-)

En gros : Phaser le temps d'un Pisco Sour  

Désolé si c'est pas clair :-( 

Salut à tous :-)
Pardon si j'ai été absent quelques temps :-(
Alain a bien répondu à propos des segments, je me permets quelques précisions.

Le traitement sur les segments ne sera pas une aluminure mais une argenture protégée améliorée pour pousser un peu vers le cote bleu du spectre. Traitement assez complexe à cinq couches. Les machines de traitement sont de techno magnetron sputtering.
https://www.agc-plasma.com/presentations/coating-technology-for-the-worlds-biggest-eye-on-the-sky  

La durée de vie d'un coating dépend des conditions : humidité (5-15% à Armazones), poussières, composants/contaminants chimiques présents dans l'air, chiures d'oiseaux (et oui), optiques qui regardent vers le bas ou vers le haut ...  La période retenue pour refaire le coating des segments est de 1.5 an.

Donc: 540 jours pour 798 segments, il faut traiter un à deux segments par jour. Il y a deux machines de traitement pour les segments du M1 :-)

Les segments sont extraits et repositionnés à l'aide de plusieurs dispositifs:
- Un 'extracteur'

- Un 'manipulateur'

- Le pont M1

Vous voyez sur cette image le segment en position haute. La partie basse (Fixed Frame) qui fait partie de la cellule du M1 comporte un piston qui permet de lever le segment au dessus de ces voisins. Une fois levé le segment est saisi par un système robotique, le Manipulateur, lui même attaché au pont M1. Le pont M1 est une forme de pont roulant à déplacement polaire: il tourne autour du centre du miroir et permet un déplacement radial pour installer les segments sur une plateforme de déchargement à l'extérieur du M1.

Il faut que je trouve des images pas confidentielles des machins pour être plus explicite. Désolé.

Bref, enlever ou déposer un segment doit prendre en gros une heure. On va faire cela la journée, bien entendu.

L’alignement du télescope Webb - #4

Comme vu au post précèdent, au premier pointage du télescope et à la première image acquise sur NIRCam :

-          Le télescope ne point pas au bon endroit, l’axe optique du télescope n’est pas en accord avec la ligne de visée donnée par les Star Trackers 

-          Les segments ne sont pas alignés et dispersent les images. On voit sur NIRCam la superposition de 18 images décalées.

Imaginons qu’on pointe une région du ciel où il n’y a qu’une étoile, centrée sur NIRCam d’après le Star Tracker. L’image de l’étoile est dispersée 18 fois, et l’ensemble est décalé de l’erreur de pointage. Pour capturer les 18 images d’étoiles, une mosaïque de pointages télescope doit être réalisée.

La taille de la mosaïque est évidemment fonction de l’erreur de pointage et de l’étendue de la dispersion. Le nombre de pointage croît comme le carré de ces quantités …  

L’estimation NASA pour couvrir un champ total de rayon 30 arcmin est de 3 jours [191 pointages et 382 images – figure de gauche]. Si jamais seul un des deux modules NIRCam peut être utilisé, on passe à 5 ½ jours [349 pointages et images]. Le temps passé pour l’étape mosaïque pourra donc s’étendre d’un jour a une semaine, voire plus. 

Dans la pratique il peut y avoir pas mal d’étoiles dans la mosaïque. Par traitement de l’image on va chercher un motif qui se répète 18 fois par translations. Cela permet d’isoler les images associées a chaque segment.  

Ahhhh… On a une cartographie qu’on peut passer à la moulinette en astrométrie pour savoir exactement où on se trouve (on envoie un mail à @Superfulgur qui se fera plaisir avec  Astrometry.net). 

De tout cela on extrait :

-          L’étoile que les Stars Trackers étaient censés viser

-          Ses 18 positions sur la mosaïque

-          La ligne de visée du télescope, qui se trouve au barycentre de ces 18 positions.

Avant de poursuivre on a besoin de savoir quel segment correspond à quel décalage. On va pointer les 18 positions une à une et procéder comme suit.

On prend le segment #1 et on le tilte de quelques arcsec [En haut, à droite]. On fait la différence entre les deux images, on enlève ainsi tout ce qui n’est pas du segment #1 [En bas, à gauche].

On seuille la différence à zéro, et zou !, on vire ainsi les trous et on retient l’image en provenance du segment #1 [En bas, à droite]. Et on répète la manip pour les 18 segments…

Maintenant on sait qui est qui et qui est où. On envoie 18 commandes de tilt de segments pour qu’ils visent au même endroit (barycentre des 18 positions).

On corrige l’offset de visée entre les Star Trackers et le Télescope. On pointe une étoile qui va permettre de stacker et phaser.

On ne superpose pas les 18 images d’étoiles, mais on les arrange suivant un pattern régulier, de quelques secondes d’arc de rayon :

On voit pourquoi au prochain épisode...

Marc

Il y a 6 heures, jackbauer 2 a dit :

Est-ce que tu peux expliquer en clair pour le profane ta capture s.t.p  ?

En clair ??? Suis pas certain !! 

J'essaie quand-même :

Le LVDT (Linear Variable Differential Transformer) est un capteur inductif. Sa conception est assez simple :

L’élément qui se déplace est un noyau ferromagnétique (un bout de fer, en gros). Il est entouré d’une bobine principale et d’une bobine secondaires elle-même composée de deux bobines.

La bobine principale, centrale, est excitée par une tension alternative, qui crée un champ induit dans le noyau. Les deux bobines secondaires ont des spires de direction différentes et sont montées en série (mais elles sont séparables). Si le noyau se déplace, la tension mesurée aux bornes du bobinage secondaire varie linéairement avec le déplacement. La variation de phase indique le sens de déplacement.

https://aviatechno.net/trans/lvdt.php

Ce que je comprends de l’explication donnée c’est qu’un des deux bobinages secondaires est défectueux. Dans ce cas il y a encore un signal sur l’autre bobine secondaire : on utilise le LVDT en mode ‘simple face’ au lieu de ‘double-face’. Cette dissymétrie pose un souci de plus forte variation des coefficients de comportement avec la température. Mais bon, à priori ils savent gérer cela.

Les actuateurs travaillent en bipodes, 3 bipodes par segment. Si l’un des deux senseurs LVDT du bipode travaillent en mode simple-face, il faut basculer l’autre dans ce mode aussi : il y a une procédure de vérification du déplacement différentiel entre les deux actuateurs, afin d’éviter des contraintes trop importantes dans les éléments élastiques de liaison, et cette procédure nécessite que les LVDT d’un bipode travaillent dans le même mode.

Le LVDT mesure le déplacement direct de l’étage grossier. Normalement on peut aussi contrôler ce déplacement en comptant les pas du moteur et en s’appuyant sur la lecture du codeur en sortie de moteur. Mais on perd en résolution et en précision.

Je pense que changer ces deux LVDT aurait crée pas mal de problèmes de retour en arrière de la phase d’intégration… Avec ce que cela implique en terme de risques, de coûts, de planning … Et que compte tenu de la redondance de mesure du déplacement + la lecture en mode simple-face ils ont voté ‘on continue avec ce mode dégradé’. Les réunions sur ce sujet ont du être sympas.      

Sais pas si c'est clair... 

Marc

L’alignement du télescope Webb - #3

En plus du problème de l’erreur de premier pointage à la première lumière NIRCam :

-          Les segments du M1 sont désalignés

-          Le secondaire M2 est désaligné

Il en résulte que l’image d’une étoile ou de tout autre objet est constituée de 18 images produites par des télescopes aberrants [erreurs de focus, d’astigmatisme, et dans une moindre mesure de coma et d’aberration sphérique].

Compte tenu des tolérances d’installation des segments à leur position de travail, la dispersion des images peut atteindre 30 arcmin (rayon), donc au pire couvrir deux diamètres de pleine lune … 

Le champ imagé par NIRCam contient donc la superposition de 18 images. Il contient entre autres des images d’objets en dehors de son champ de visée.

Un belle pagaille… 

On pourrait penser qu’une solution consisterait à faire spiraler les segments, un à un, afin de retrouver une même étoile ou un même pattern d’étoiles imagés par les 18 segments dans le champ NIRCam ? 

En faisant l’hypothèse que la dispersion des segments est de 30 arcmin (rayon), il faut une spirale de 250 étapes et  images NIRCam pour couvrir la surface couverte par ce rayon. Avec une bonne probabilité de trouver le pattern avant couverture complète d’une spirale, on aboutit au total à des centaines voire des milliers de mouvements de segments. Et autant de prises et transmissions d’images NIRCam… 

Cela prendrait un temps considérable, et irait à l’encontre d’une minimisation de l’usage des équipements, les actuateurs dans le cas présent.

On doit procéder autrement… C’est l’étape Mosaïque décrite au prochain post.

Marc