Célescope TML, un projet de construction de télescope pour l’autre bout du monde

Article mis à jour le 20 juillet 2021 par planetenico

La vie réserve bien souvent des surprises avec de belles rencontres à la clef. Cela vous est déjà arrivé j’en suis certain, vous vous levez le matin avec une belle ToDo liste à gérer.

Mais voilà, un événement inattendu surgit, quelqu’un vient à votre rencontre.

Dans mon cas, ce sont souvent des personnes qui me parlent de leurs avancées dans la pratique de l’astronomie. Ou alors quelqu’un impatient de me montrer ses dernières images.

J’adore les rencontres et je vous invite à les multiplier, c’est ce qui construit votre expérience. C’est extrêmement enrichissant.

Cette fois-ci, c’est un groupe d’étudiants qui est venu à ma rencontre.

Voici dans la suite de cet article ce qu’ils avaient à me présenter.

Pour une meilleure navigation, voici le sommaire de cet article :

1. Quel est ce projet « Célescope TML » ?

J’avoue que je n’avais pas connaissance du projet. Les étudiants toulousains de l’IPSA m’ont contacté (pour Institut polytechnique des sciences avancées). Pour ceux qui ne connaissent pas cette école, il s’agit d’une école d’ingénieurs spécialisée dans les domaines de l’aéronautique et du spatial.

C’est alors qu’ils m’ont fait part de leur projet dont voici l’objet.

Ce projet a été lancé par l’association d’astronomie « les Pléiades » situé à Latrape. Cette association, très active et reconnue se situe à une cinquantaine de kilomètres au sud de Toulouse.

Cette association gère le site « le Balcon des étoiles » qui est une station de nuit reconnue par l’association française d’astronomie. Elle organise des soirées d’observation, des stages d’initiation et dispense également des cours d’astronomie.

Cette dernière s’est rapidement tournée vers l’IPSA afin de lui demander de mettre au point un nouveau télescope.

L’originalité de ce projet, c’est surtout que ce télescope rejoindra la Nouvelle-Calédonie ! Le souhait de l’association est en effet de pouvoir organiser des séances d’observation à tout moment de la journée et quelle que soit la météo. C’est également l’opportunité d’accéder au ciel de l’hémisphère Sud !

Il s’agit donc d’un projet complet et ambitieux puisqu’il s’agira d’avoir un télescope entièrement automatisé à l’autre bout du monde.

Voici les caractéristiques techniques retenues pour ce télescope :

  • Télescope de type Nasmyth
  • Diamètre 600 mm
  • Focale 1900 mm
  • Monture alt-azimutale
  • Résolution prévue 0.2 secondes d’arc

Ce télescope disposera d’une caméra CCD, l’objectif étant de mettre à disposition sur un site dédié les images acquises.

Pour les fans de vidéos, voici un présentation du projet :

2. Comment s’organise l’équipe pour construire ce télescope ?

Avec la description ci-dessus, on peut rapidement comprendre que l’objectif est ambitieux. A titre personnel, je suis bluffé par la multitude de sujets à traiter. On peut alors imaginer qu’il faut une organisation solide pour mener à bien ce projet.

Au niveau des effectifs, c’est une quarantaine d’étudiants qui travaillent sur ce projet. Ce sont des étudiants en première et deuxième année en classes préparatoires encadrés par un enseignant, docteur en astrophysique.

L’aspect pluridisciplinaire est extrêmement intéressant dans ce type de projet très complet. Il est d’autant plus intéressant que l’ensemble des composants du télescope est étudié et fabriqué sur mesure.

Tout comme un projet dans l’industrie, les étudiants se regroupent en pôles :

  • Un pôle imagerie (études optiques, traitement de l’image, Web) :

Ce groupe travaille sur les simulations optiques nécessaires à la conception de l’instrument. C’est également ce groupe qui travaille à mettre au point les programmes de traitement des images (plus d’informations dans l’interview ci-dessous).

Autre projet d’envergure, il doit mettre au point le site web par lequel l’association les Pléiades se connectera au télescope.

  • Un pôle informatique (suivi d’astres, météo, gestion motorisation et serveurs) :

C’est un pôle très complet. Il a en charge le développement d’un programme de suivi d’astres et du programme de gestion des moteurs. Ce groupe a également la charge de la gestion d’une station météo.

Station météo prévue par les étudiants. Crédits : IPSA
  • Un pôle mécanique (Coupole, motorisation, monture) :

Sans ce pôle, rien ne serait possible. C’est justement le groupe de travail concevant toutes les parties physiques de l’instrument : motorisation, monture, coupole.

  • Un pôle gestion de projet (Marketing, trésorerie) :

Afin d’assurer l’animation du projet, un groupe de ce type est nécessaire. Il s’agit de coordination mais également de communication, de recherche de sponsors. Ce projet comporte en effet un aspect financier avec un coût estimé à 35k€.

Représentation de la coupole. Crédits : IPSA

3. Échanges avec Eloïse Petit, cheffe de projet

Suite à la présentation du projet, voici l’ensemble des questions que je souhaitais poser aux étudiants.

Eloïse, pourriez-vous en quelques mots vous présenter, décrire précisément votre rôle pour ce projet ; décrire l’histoire de cette formidable aventure ?

Je m’appelle Eloïse Petit et je suis en deuxième année de classes préparatoires intégrées dans l’école d’ingénieur en aéronautique et spatial de l’IPSA Toulouse. Le projet de construction du télescope a été commandé par l’association des Pléiades de Latrape qui est venue nous demander de les aider il y a 3 ans. Je suis donc la cheffe de cette troisième année de projet et je passerai le relais en septembre. Mon rôle est de définir les différentes missions à effectuer sur un an et de les attribuer aux différents groupes. Pour cela, j’ai établi un diagramme de Gantt qui est présenté chaque semaine aux groupes et qui s’adapte aux retards ou avances éventuelles des missions. Je veille donc à ce que les groupes restent sur les rails et les redirige si besoin. Je suis aussi aidée par les quatre étudiants responsables des quatre pôles du projet (mécanique, informatique, logistique, marketing). Je dois également m’occuper de communiquer avec le lycée partenaire Eugène Montel de Colomiers qui se charge de la construction du dôme et de la monture du télescope que l’IPSA a modélisé, et avec le président de l’association des Pléiades.

J’ai lu qu’une quarantaine d’étudiants étaient mobilisés sur ce projet qui date de 2018. Aujourd’hui, où en êtes-vous et de quoi avez-vous le plus besoin pour avancer ?

Nous sommes bien une quarantaine d’étudiants répartis en quatre pôles eux-mêmes divisés en groupes de 4 ou 5 personnes. Aujourd’hui nous avons terminé toutes les modélisations qui ont été transmises au lycée constructeur. Pour la partie mécanique, il reste à déterminer les moteurs qui serviront à déplacer le dôme et la monture en azimut, le tube en optique en hauteur, et à ouvrir les portes avec le système de vérins. Le plus gros du travail est maintenant en programmation même si le travail a déjà bien avancé pour les codes de suivi d’astres, de traitement des images et d’analyse météo. Ils ont démarré pour le serveur et la base de données liée au site web. Ils commenceront l’an prochain pour les programmes de motorisation.

Avec un effectif aussi important sur un projet, je suppose que vos processus sont proches de ceux que l’on peut rencontrer en entreprise. Ceci doit être très formateur. En quelques lignes, comment travaillez-vous et par quels moyens prenez-vous des décisions en commun ?

Effectivement, devoir travailler en équipe avec une quarantaine de personnes est un très bon entrainement pour notre futur métier d’ingénieur. Il n’était pas évident au début de s’accorder et de communiquer de manière fluide entre nous. Pour faciliter les échanges, chaque groupe a nommé un référent qui fait l’intermédiaire entre son groupe et son chef de pôle. Chaque semaine, les quatre chefs de pôles et moi-même nous réunissons pour discuter des avancées des groupes et des éventuelles remontées. Les décisions sont prises par nous cinq, puis nous les communiquons aux autres lors des réunions de projet que nous faisons chaque vendredi après-midi lors desquelles tous les groupes présentent leur travail de la semaine. Nous commentons et conseillons ensemble le travail des uns et des autres.

La conception d’une télescope sur mesure nécessite une modélisation de chacun de ses éléments optiques. Crédits : IPSA

Pourriez-vous nous indiquer les principaux jalons de ce projet et la date prévisionnelle de mise en service (une date pour la première image)?

Il faut savoir que notre projet fait partie d’un travail scolaire et que, chaque année, ce sont de nouveaux étudiants qui le reprennent. Il a commencé il y a 3 ans, la construction par le lycée a débuté cette année : le dôme sera terminé début juin et la monture sera construite à partir de septembre. Un premier prototype de 300 mm de diamètre de tube est prévu à Latrape d’ici 1 ou 2 ans pour nous permettre de tester si tous nos programmes fonctionnent et si les choix de construction conviennent. A terme, une version finale de 600 mm sera placée en Nouvelle Calédonie dans le village d’un des étudiants qui travaille sur le projet. Il n’y a pas encore de date prévue pour ce dernier. Je ne dévoile pas encore le nom du village en question car une réunion avec le maire est bientôt prévue pour avoir une confirmation.

Représentation du tube. Crédits : IPSA

Comment cette mise en service serait prévue ? Installation sur place ? Travail une association à distance ?

Comme un étudiant du projet vient du village où l’on va implanter le télescope, il se charge de démarcher les locaux qui prendront part à l’installation finale. La dalle et le mur en béton de la coupole seront construits par des artisans locaux. Le dôme, la monture et le tube optique qui sont construits en France ont été pensé de manière à être démontables pour pouvoir les transporter de Latrape jusqu’en Nouvelle Calédonie. La seule différence avec le prototype sera le tube qui sera de 600 mm de diamètre, et les éventuelles modifications qui auront été apportées après les tests avec le prototype.

En tant qu’astronome amateur, je sais que chaque instrument dispose d’avantages, d’inconvénients. Souvent, il est préférable de combiner divers instruments pour couvrir un champ large d’observations. En ce qui concerne votre projet, quels ont été les critères de décision concernant les paramètres principaux de l’instrument (télescope Nasmyth, longueur focale, diamètre, monture) ?

Le président de l’association des Pléiades nous a imposé certaines caractéristiques du télescope comme le type Nasmyth, la monture alt-azimutale et les diamètre de 300 mm (prototype) et de 600 mm (version finale). Concernant la monture, il nous a fallu également réfléchir à une structure qui soit facilement démontable, qui soutienne les efforts induits par le poids du tube, qui permette l’installation des 2 diamètres de tube et qui ne gêne pas le passage de l’arbre moteur pour la rotation en azimut. Après plusieurs essais de résistance des matériaux, il a été décidé de choisir une forme octogonale avec 8 roues et deux pieds pour supporter le tube (voir photo ci-dessous). Les pieds peuvent être placés à deux positions différentes pour s’adapter aux deux tailles de tube. L’arbre moteur sera placé au centre de la monture. La longueur focale est encore à déterminer suivant la position du capteur CCD. Enfin, la longueur focale prévue initialement était de 2500 mm minimum pour permettre un champ de 10°x10° sur le gros tube. Cependant, cette longueur est susceptible de changer car pour observer le ciel profond, il nous faut un rapport focale/diamètre du tube compris entre 6 et 10. Or, avec 2500 mm il est de 4. La focale devra sûrement bouger à 5000 mm pour pouvoir observer le ciel profond, ou bien on devra diminuer le diamètre du tube mais on ne respecterait plus le choix des 600 mm du client. C’est encore une chose à laquelle nous devons réfléchir !

Représentation de la future monture. Crédits : IPSA

J’ai été étonné que vous choisissiez de modéliser la coupole. Si je comprends il s’agira d’une coupole sur-mesure ?

Oui tout-à-fait. Comme expliqué plus haut, le dôme sera construit en France par des lycéens. Cela était le souhait du client qui voulait faire participer au maximum des étudiants. Ce dôme devra ensuite être démonté pour être transporté, d’où la nécessité de le faire sur mesure.

Vous êtes également accompagnés par des lycées. Quels sont leurs rôles ?

Le lycée professionnel Eugène Montel a été contacté par le président de l’association des Pléiades (M. Jacques Sanchez) pour qu’ils construisent le dôme et la monture que l’IPSA a modélisé. Un autre lycée que M. Sanchez choisira construira le tube optique de la version finale du télescope de 600 mm. Le client dispose déjà d’un tube de 300 mm pour le prototype. Il y aura également des lycées de Croatie et de Malte qui participeront à la partie motorisation dans le cadre d’un programme Erasmus mais cela reste encore à confirmer (les démarches sont un peu longues…).

Avez-vous choisi la caméra qui sera mise en œuvre pour l’acquisition principale d’images ?

Oui un membre du projet a choisi un capteur CCD qui fera office de caméra principale. Ce sera un CCD SBIG. Cette caméra possède un refroidissement thermoélectrique jusqu’à -55°C sous la température ambiante, ce qui permet de réduire le bruit thermique. Son faible bruit de lecture à 10 RMS ainsi que son faible courant d’obscurité de 0,06 électron/seconde à -20°C lui permettent d’avoir des images peu bruitées en sortie du capteur. Un élément important à prendre en compte a été le rendement quantique (% de photons reçu qui seront transformés en électrons). Pour cette caméra il est de 90% à environ 600 nm. En effet, la caméra prend des images monochromatiques en 16 bits d’une longueur de 2184 pixels pour une largeur de 1472 pixels. Enfin, le dernier élément à prendre en compte était le fullwell qui permet de quantifier le nombre maximal d’électrons qu’un pixel peut produire avant sa saturation. Dans notre cas il est de 55,000 e-. 

J’ai lu que le télescope serait muni d’une « caméra d’asservissement ». Je suppose qu’une lunette de guidage sera également installée ?

C’est exact il y aura bien une lunette de guidage. Le membre du projet qui s’est chargé du choix des caméras CCD et d’asservissement se penche actuellement sur le choix de cette lunette.

Le groupe Motorisation Informatique gère le programme d’interface entre le programme de déplacement et les moteurs. Crédits : IPSA

Au niveau des images, est-ce que les utilisateurs auront accès aux acquisitions brutes ou à des images pré-traitées ?

L’association des Pléaides propose beaucoup de formations amateurs à but éducatif et souhaite que ce télescope serve aussi bien à des amateurs, qu’à des scolaires et qu’à la recherche scientifique. Les images retournées par le télescope seront disponibles sous plusieurs formats. Le format FITS sera obtenu par compilation de DARK, FLAT, OFFSET et BRUT qui seront également conservés pour la recherche et les astronomes amateurs. Un format PNG ou JPEG sera également disponible pour les scolaires, et ceux qui souhaitent avoir une image moins lourde. Ces images seront pré-traitées dans le sens où on aura supprimé le bruit qu’il peut y avoir.

Comment suivre au mieux votre aventure (page facebook, blog) ?

Le site web du projet n’est pas encore en ligne car nous travaillons toujours à mettre au point la page de réservation d’utilisation du télescope. Vous pouvez cependant nous suivre sur Instagram : projet.tml.ipsa

4. Pour finir..

Je sais, cet article est un peu long. Je souhaitais surtout partager avec vous l’ensemble des aspects de ce projet. En même temps, je voulais vous faire part des échanges que j’avais eu avec l’équipe.

Je trouve ce projet passionnant et très ambitieux. Avec un tel outil, l’astronomie se rapproche du grand public pour un accès à un bien universel : le ciel.

Ce type de projet est fantastique et je vous invite à le faire connaitre et à le soutenir. Je n’hésiterai pas à vous faire part de l’avancée de cette aventure. D’ici là, n’hésitez pas à suivre l’équipe sur Instagram , Facebook mais aussi à participer à la cagnotte en ligne !

Bon ciel 🙂

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