ARCHIVÉ - Un superordinateur pour sonder l'espace profond
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Le 09 février 2009 — Ottawa (Ontario)
Le CNRC joue un rôle crucial dans le perfectionnement du plus grand radiotélescope au monde, le Very Large Array (VLA) du National Radio Astronomy Observatory des É.-U. près de Socorro, au Nouveau-Mexique. Lorsque les améliorations entreprises en 2001 prendront fin en 2012, ce radiotélescope changera de nom pour devenir l'Expanded VLA.
Dans le cadre de ce projet de 100 millions de dollars, l'Observatoire fédéral de radioastrophysique (OFR) à Penticton (Colombie-Britannique) conçoit et monte un superordinateur ultra spécialisé baptisé « corrélateur ». Le corrélateur utilisera une architecture numérique à large bande (WIDAR), une technologie unique, brevetée par le CNRC, qui lui permettra de traiter les signaux à bande ultra large beaucoup plus efficacement et avec plus de souplesse que le corrélateur actuel du VLA.
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« Ce perfectionnement est une véritable aubaine en radioastronomie », déclare Sean Dougherty, chef de groupe de l'OFR, à l'Institut Herzberg d'astrophysique du CNRC. « Le prototype du corrélateur testé en août 2008 illustrait déjà des résultats étonnants, nettement au-delà des capacités du VLA. »
« La technologie du VLA est vieille de 30 ans. Nous voulons remplacer les pièces électroniques des années 1970 afin d'en rehausser la capacité générale, poursuit-il. Et le CNRC est le chef de file mondial dans la conception de dispositifs numériques denses. »
Les antennes de 25 mètres du VLA resteront les mêmes, mais on installera des composants électroniques numériques à la fine pointe de la technologie pour en accroître la performance. Le nouveau corrélateur, d'une valeur d'environ 20 millions de dollars, figure parmi les superordinateurs spécialisés les plus rapides au monde. Les données qu'il recevra des 27 antennes du VLA équivalent à 48 millions d'appels téléphoniques simultanés. Ensuite, le corrélateur effectuera 10 millions de milliards de calculs à la seconde pour intégrer les données de chaque télescope. Le volume d'informations que l'appareil du CNRC traitera à la fois et sa capacité d'agencer les données de nombreuses manières permettront aux radioastronomes de réaliser presque n'importe quelle observation imaginable.
Antennes paraboliques
En plus de mettre au point des dispositifs électroniques spéciaux pour les grands radiotélescopes, le CNRC imagine des façons pour rendre les antennes paraboliques moins coûteuses, tout en accroissant leur précision. C'est la précision d'une antenne parabolique qui détermine sa capacité de capter les faibles signaux radio venant de l'espace.
Les chercheurs du CNRC ont combiné les procédés de moulage existants à de nouveaux matériaux et à des astuces de fabrication pour obtenir aisément des antennes relativement bon marché. La complexité de leur méthode se situe quelque part entre le procédé bien connu du dépôt par voie humide, employé pour fabriquer les coques d'embarcation en fibre de verre, et les techniques plus exotiques faisant appel aux fibres de carbone comme celles utilisées sur les derniers modèles des avions.
Jusqu'à présent, les chercheurs du CNRC ont réussi à fabriquer des antennes paraboliques de 10 mètres très légères dont la déformation moyenne en surface ne dépasse pas le demi-millimètre. Pour cela, ils ont enrobé une âme en mousse de fibres de carbone à haute densité dans un moule, ont scellé le tout dans un sac géant en plastique et ont rempli uniformément les fibres d'un polymère liquide avec une pompe à vide.
Dean Chalmers, ingénieur mécanicien à l'OFR, précise que ce procédé du CNRC a été réalisé pour le Square Kilometre Array (SKA), dont la construction devrait démarrer en 2012 (le radiotélescope sera fonctionnel en 2018). Le SKA sera installé dans l'hémisphère sud, où il y a peu de brouillage radioélectrique et ses antennes de 10 mètres seront dirigées vers le centre de la galaxie. Avec plus de 3 000 éléments, répartis sur un kilomètre carré, ce réseau d'antennes sera le plus grand au monde.
« Nos antennes sont très légères et très rigides, ce qui atténue la déflexion par le vent. Elles sont aussi très stables, peu importe la température, ce qui en accroît la précision dans plus de conditions que les antennes en métal de dimension identique », conclut M. Chalmers.
Les radiotélescopes forment une image de l'Univers grâce à leurs antennes paraboliques qui captent les ondes radioélectriques émises par les étoiles et d'autres objets de l'espace lointain. La taille d'une antenne parabolique ne peut dépasser une certaine limite, car, à l'instar de la lentille en verre d'un télescope, elle s'affaissera sous son poids, ce qui déformera les images. Les astronomes peuvent toutefois recourir à l'interférométrie, une technique électronique permettant de connecter ou de relier deux ou plusieurs antennes de taille plus modeste qui agiront ensemble pour créer un gigantesque radiotélescope. Les corrélateurs traitent et comparent les signaux issus de ces antennes. Si ces dernières sont distantes de 36 kilomètres, l'ouverture effective du télescope, c'est-à-dire la grandeur de son objectif, sera de 36 kilomètres.
Selon M. Dougherty, le corrélateur du CNRC comprend 256 circuits imprimés spéciaux, fabriqué à Ottawa par Breconridge Manufacturing Solutions. Ces plaquettes sont les plus grandes jamais réalisées. Chacune possède 28 couches, pèse près de cinq kilos et supporte plus de 1,5 kilomètre de circuits en cuivre, ainsi que jusqu'à 12 000 éléments. Elles dégagent tant de chaleur qu'il faut les refroidir avec des ailettes massives pesant chacune sept kilos.
« Le Canada est en train de se forger une réputation d'expert dans le domaine des superordinateurs spécialisés », affirme M. Dougherty. De fait, le CNRC a récemment mis au point un dispositif similaire pour le télescope James Clark Maxwell d'Hawaï. Il a en outre entrepris la conception d'un appareil encore plus volumineux pour le nouveau Square Kilometre Array (SKA), un super radiotélescope qui captera les données émises simultanément par 3 000 antennes. Le SKA, qui deviendra le plus puissant radiotélescope jamais construit, sera aménagé dans l'hémisphère sud et sera braqué sur le centre de la galaxie.
En repoussant les limites de la conception électronique, le CNRC contribue à accroître nos connaissances sur l'Univers et aide les fabricants canadiens à se surpasser pour acquérir de l'expertise dans des techniques de fabrication ultra sophistiquées qui leur permettront de produire industriellement des dispositifs électroniques à haute densité.
Renseignements : Relations avec les médias
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