En 1956, le Dominion Astronomer, C. S. Beals, recommandait la construction d’un radio-observatoire pour étudier le milieu interstellaire de notre galaxie. Un relevé des sites a été entrepris en 1957 et le bassin de White Lake a été choisi comme site. La construction a commencé en 1958. Le premier télescope sur le site fut le télescope de 26 m dont la construction a été terminée en 1959; il continue de recueillir des données pour des recherches de classe mondiale. 

Depuis son ouverture officielle en 1960, l’OFR a vu s’écouler 50 années de succès au bassin de White Lake dans les domaines de l’astronomie et du développement technologique.

Astronomie

Années 1960 : les réseaux basse fréquence

Dans les années 1960, la nature des quasars faisait l’objet d’un grand débat. Pour mieux connaître les quasars, on a tenté à travers le monde de caractériser leur spectre radio. La contribution de l’OFR a été la construction de grands réseaux opérant aux très basses fréquences de 10 et 22 MHz, qui étaient alors les plus grands radiotélescopes au monde. Ce programme a également découvert l’existence de halos radio autour de grappes de galaxies. Les données obtenues avec ces télescopes sont encore aujourd’hui les meilleures disponibles à ces fréquences. Le réseau 10 MHz est disparu depuis longtemps, mais les poteaux de bois du réseau 22 MHz continuent d’être une source de curiosité pour les visiteurs.

1967 : l’interférométrie à très grande base (ITGB)

Également pour mieux connaître les quasars, en 1967 des chercheurs du CNRC ont mené la première expérience transcontinentale d’interférométrie à très grande base en utilisant le télescope de 26 m de l’OFR et l’antenne de 46 m de l’Observatoire radioastronomique algonquin en Ontario. Cette technique a permis d’effectuer une observation sans précédent de la taille des quasars et a considérablement aidé à en comprendre la nature.

Années 1970 et 1980 : le radiotélescope à synthèse d’ouverture

La planification de la construction du radiotélescope à synthèse d’ouverture de l’OFR a commencé vers la fin des années 1960 et la construction a elle-même commencé en 1970; le télescope est devenu opérationnel en 1972. Utilisant initialement deux antennes opérant à 1420 MHz, il a fait des observations d’avant-garde du milieu interstellaire de la Galaxie. En 1977, on a mis au point une technique qui a permis pour la première fois de combiner les données de télescopes à antenne unique et de télescopes à synthèse d’ouverture. On a montré que c’était la clé pour bien comprendre les propriétés des sources radio étendues et cette technique est couramment utilisée aujourd’hui. Vers 1980, le télescope a été muni de 4 antennes; d’autres fonctionnalités lui ont été ajoutées dans les années 1980, dont un canal 408 MHz simultané et des circuits améliorés de traitement numérique. Durant cette période, l’OFR s’est fait connaître comme installation nationale en radioastronomie.

Années 1990 et 2000 : l’époque de l’ECPG

L’Étude canadienne du plan galactique (ECPG) a été conçue au début des années 1990 pour exploiter une nouvelle mise à niveau du télescope à synthèse d’ouverture, qui a alors été muni de 7 antennes avec double polarisation, et d’autres améliorations dans les circuits de traitement numérique. Un consortium international de 96 chercheurs dirigé à partir du Canada a utilisé le télescope à synthèse d’ouverture de 1995 à 2009 pour construire, avec des longueurs d’onde de l’ordre du centimètre, l’image la plus fidèle de la Voie lactée. Les observations comportaient des données sur le spectre radio continu et le spectre de l’hydrogène atomique obtenu avec le télescope à synthèse d’ouverture et le télescope de 26 m de l’OFR, ainsi que des données sur le monoxyde de carbone, lequel est un traceur important de la formation des étoiles, données obtenues d’un autre observatoire. L’OFR a mis au point les techniques spéciales d’observation et de traitement des données qui étaient nécessaires pour obtenir des images de haute qualité de la Voie lactée, lesquelles ont élogieusement été considérées comme « les meilleures images radio de tous les temps ».  

Quand l’OFR s’est lancé dans l’Étude canadienne du plan galactique, la science des relevés astronomiques était une niche, mais aujourd’hui, les principaux moteurs scientifiques pour les télescopes nouveaux et prévus s’appuient fortement sur cette science, et les techniques mises au point par l’OFR sont de plus en plus fréquemment utilisées en radioastronomie.

2010 : l’EMMM et après

Les chercheurs de l’OFR dirigent présentement un consortium international qui utilise des télescopes au Canada (le télescope de 26 m de l’OFR), en Australie, en Allemagne et en Chine pour faire, à la grandeur du ciel, des relevés de la polarisation des émissions radioastronomiques en fonction de la fréquence. L’Étude mondiale du milieu magnétoionique (EMMM) fournira des informations sans précédent sur le milieu interstellaire, lequel a un effet sur la polarisation des ondes radio qui le traversent, et, ultimement, sur la source de ces zones, dans laquelle les électrons sont en interaction avec des champs magnétiques. Ces derniers font partie des éléments constitutifs les plus importants, mais les moins bien connus du milieu interstellaire, et sont considérés comme un moteur scientifique clé pour les télescopes futurs. L’étude devrait fournir sur les champs magnétiques des données précieuses qui guideront les travaux de recherche durant plusieurs années.

Programme d’observation radio solaire

Depuis 1990, le Programme d’observation radio solaire a été basé à l’OFR. Étant une continuation d’une expérience d’avant-garde en radioastronomie entreprise par Arthur Covington à Ottawa en 1946, ce programme effectue des mesures étalonnées avec précision du flux radio solaire sur une base quotidienne, et diffuse cette information à l’échelle internationale. Le « flux solaire à 10,7 cm » est couramment utilisé dans les applications liées à la « météorologie spatiale » par de nombreuses agences internationales (dont la NASA, la NOAA et le DOD), les services d’électricité publics et les exploitants de satellites de télécommunications.

Développement technologique

Aujourd’hui l’OFR a un Groupe de recherches en technologie astronomique reconnu à l’échelle internationale dans divers domaines, comme le traitement des signaux numériques, la conception des antennes et la mise au point des récepteurs radio.

Traitement des signaux numériques

L’ORF est un chef de file mondial dans la conception et la construction de systèmes numériques pour l’astronomie, allant des premiers systèmes numériques de son télescope à synthèse d’ouverture jusqu’à des projets d’avant-garde pour divers observatoires à travers le monde. Parmi ses projets récents, on remarque :

• le corrélateur VLBI, qui a été financé par l’Agence spatiale canadienne; il est utilisé dans le Programme observatoire spatial VLBI (VSOP) de l’Institut des sciences de l’espace et de l’astronautique (ISAS) du Japon et combine les données de radiotélescopes terrestres et du radiotélescope satellisé HALCA.

• l’autocorrélateur de spectrométrie et d’imagerie ACSIS du télescope James Clerk Maxwell (JCMT) à Hawaii. Ce corrélateur a été un instrument essentiel pour le JCMT au cours des dernières années, et particulièrement son système unique de traitement de données en temps réel.

• l’architecture numérique à large bande (WIDAR) brevetée, qui est utilisée dans le corrélateur conçu et assemblé à l’OFR pour le très grand réseau élargi (EVLA) situé au Nouveau Mexique (États-Unis). Ce corrélateur numérique est présentement le plus gros et le plus puissant au monde, sa vitesse étant comparable à celle des superordinateurs les plus rapides aujourd’hui. Ce système de 20 M$, qui est financé par le gouvernement canadien, est présentement mis en service à l’EVLA, le plus grand radiotélescope de la planète.

• l’OFR a élaboré le concept d’un ordinateur temps réel très rapide pour les systèmes d’optique adaptative requis par les télescopes optiques de 30 m (TMT) présentement en cours d’élaboration par un consortium dirigé par les Etats-Unis et dont fait partie le Canada. Les TMT ont besoin de ce système pour maximiser leur résolution. L’étude de conception a été attribuée à l’OFR dans un concours où ont participé certaines des plus grandes sociétés au monde en matière de technologies aérospatiales.

Conception des antennes

L’OFR a conçu et construit les antennes radio à haute performance peu coûteuses en utilisant les toutes dernières techniques sur les matériaux composites, et son équipe s’est vue attribuer le JEC Composites Asia International Award for Innovative Applications in Aerospace Composites en 2008, ce qui a suscité beaucoup d’intérêt dans l’industrie des composites.  

Ces antennes sont essentielles au succès des nouveaux projets qui ont besoin de nombreux (~ 1000) radiotélescopes de petit diamètre pour prendre des images rapides de l’ensemble du ciel. Ces télescopes pourront détecter certaines des émissions radio étendues les plus faibles dans l’Univers et en créer des images, et faire progresser de façon importante notre compréhension de l’Univers et les origines de systèmes solaires comparables au nôtre. Cette idée d’utiliser un grand nombre de télescopes de petit diamètre a également vu le jour à l’OFR dans les années 1980 et est maintenant au cœur de la conception de nouveaux radiotélescopes aux États-Unis, en Australie et en Afrique du sud; elle est mise de l’avant pour le réseau d’un kilomètre carré, un projet mondial visant à construire le plus grand radiotélescope au monde.

Mise au point des récepteurs radio

L’OFR est un chef de file dans la mise au point, pour les radiotélescopes, de récepteurs pouvant produire simultanément plusieurs images du ciel. Ces récepteurs sont l’équivalent d’une caméra numérique. Pour venir en aide à ces travaux, l’OFR collabore étroitement avec des partenaires universitaires afin de mettre au point des amplificateurs sensibles qui permettront d’obtenir une performance supérieure à température ambiante, ce qui éliminerait les coûteux systèmes de refroidissement req