ARCHIVÉ - La technologie du télescope innove à grand bruit

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Le 06 mai 2006— Ottawa (Ontario)

Rares sont ceux qui voient dans la radioastronomie un terreau fertile aux technologies commercialisables. Les efforts des chercheurs de l'Institut Herzberg d'astrophysique du CNRC (IHA-CNRC) pourraient cependant leur donner tort. En perfectionnant des composants électroniques dans le cadre du projet le plus ambitieux jamais entrepris en radioastronomie, ils ont en effet créé un appareil qui éveille l'intérêt de gens bien au-delà de leur discipline.

Représentation artistique des antennes pour le vaste réseau d'antennes millimétriques d'Atacama. Image courtoisie de la NRAO/AUI et de l'ESO.
Représentation artistique des antennes pour le vaste réseau d'antennes millimétriques d'Atacama. Image courtoisie de la NRAO/AUI et de l'ESO.

Au centre de cette attention se trouve une nouvelle génération de récepteurs de bande 3, série d'instruments extrêmement sensibles conçus pour capter les signaux dans la bande passante de 84 à 116 GHz. Ces récepteurs joueront un rôle déterminant dans le fonctionnement de l'Atacama Large Millimeter Array (ALMA), puissante installation en train d'être bâtie sur un site d'une qualité exceptionnelle pour l'astronomie : le désert à haute altitude de l'Atacama, dans le nord du Chili.

Une fois achevé, en 2011, l'ALMA intégrera des douzaines d'antennes radio qui fonctionneront à la manière d'une seule plateforme d'observation. Le télescope captera la lumière dont la longueur d'onde se situe à la frontière des micro-ondes et de l'infrarouge, dans le spectre électromagnétique. Les gaz glacés qui encombrent l'espace interstellaire émettent ce genre de rayonnements et les astronomes espèrent en retirer de nouveaux indices sur les molécules complexes qui peuplent ces coins reculés de l'Univers où rien d'autre n'existe, en plus de découvertes sur la naissance des planètes, des étoiles et des galaxies.

Photo des récepteurs capables de détecter les faibles signaux dans la partie du spectre de trois millimètres de longueur d'onde surnommée « bande 3 ».
Photo des récepteurs capables de détecter les faibles signaux dans la partie du spectre de trois millimètres de longueur d'onde surnommée « bande 3 ».

L'IHA‑CNRC a mis au point des récepteurs capables de détecter les faibles signaux dans la partie du spectre de trois millimètres de longueur d'onde surnommée « bande 3 ». En tant qu'éléments de l'ALMA, ils joueront un rôle crucial, non seulement pour les observations astronomiques, mais aussi pour l'alignement des panneaux d'instruments et l'étalonnage du système en prévision des activités scientifiques.

Pareille technologie suppose des contraintes considérables. C'est qu'en temps ordinaire, un tel récepteur serait noyé par le « bruit » qu'engendrent les pièces électroniques. Il doit donc être doté de circuits super conducteurs et fonctionner dans une chambre froide, à une température voisine de ‑269 °C.

Keith Yeung, gestionnaire de projet et de l'équipe de 15 personnes de Victoria qui concourent au projet, soit le Groupe de recherches en technologie astronomique de l'IHA-CNRC. Il en partage la responsabilité avec Stéphane Claude, ingénieur en électronique. Tous deux ont en effet fabriqué plusieurs amplificateurs similaires lors de leur passage à l'observatoire James Clerk Maxwell (JCMT), télescope situé à Hawaï et exploité conjointement par le R.‑U., les Pays-Bas et le Canada.

M. Claude s'est familiarisé avec cette technologie lorsqu'il terminait son doctorat au R.‑U., mais il remarque que l'échelle de ce travail était bien bien différence de l'ALMA. « Il s'agissait chaque fois d'un prototype unique, se rappelle-t-il. On combine des dispositifs et un an ou deux plus tard, on s'en sert pour faire des observations. C'est ça qui est palpitant. »

À l'en croire, le travail pour l'ALMA est un exercice nettement plus ambitieux, faisant appel à des partenaires plus nombreux et beaucoup plus étalé dans le temps. M. Yeung souligne que si le JCMT n'avait besoin que d'un récepteur pour chaque bande de fréquence, l'ALMA en exigera une soixantaine.

« Nous n'avons pas le luxe de régler et de peaufiner chaque bit à la main, déclare-t-il. Passer tous les récepteurs nous demanderait un siècle. »

L'antenne d'essai VertexRSI pour le vaste réseau millimétrique d'Atacama (ALMA) construite à l'emplacement du Very Large Array près de Socorro (NM). Image courtoisie de la NRAO/AUI.
L'antenne d'essai VertexRSI pour le vaste réseau millimétrique d'Atacama (ALMA) construite à l'emplacement du Very Large Array près de Socorro (NM). Image courtoisie de la NRAO/AUI.

M. Claude et lui cherchent toujours le fabricant capable de produire un nombre important d'unités respectant ces exigeantes spécifications et qui accepterait de le faire. Ils savent quelles difficultés les attendent, car ils ont éprouvé un problème analogue quand ils sont partis à la recherche d'une entreprise qui les aiderait à assembler les centaines d'amplificateurs servant d'âme aux récepteurs.

« Une ou deux entreprises très spécialisées vendent des amplificateurs cryogéniques comme le nôtre, mais aucune n'en propose avec la largeur de bande qui nous intéresse, reprend M. Yeung en ajoutant que ces entreprises ne voient guère de potentiel commercial dans un tel article.

Pour construire les amplificateurs, l'équipe de l'IHA‑CNRC a éventuellement conclu une entente avec Nanowave Technologies inc. d'Etobicoke (Ontario), entreprise qui a acquis une expertise dans les systèmes de communication et radar sophistiqués. Au terme de laborieuses négociations sur le procédé de fabrication, le projet a permis d'établir de nouvelles normes pour l'approche de l'entreprise.

« Ce sont des gens très dynamiques et ils désirent ardemment persévérer avec nous dans cette voie, poursuit M. Yeung. L'entreprise souhaite diversifier sa gamme de produits. »

Représentation artistique des antennes du vaste réseau d'antennes millimétriques d'Atacama en formation compacte. Image courtoisie de la NRAO/AUI et de l'ESO.
Représentation artistique des antennes du vaste réseau d'antennes millimétriques d'Atacama en formation compacte. Image courtoisie de la NRAO/AUI et de l'ESO.

À vrai dire, les deux ingénieurs ont été conviés à participer au tout dernier projet de recherche de Nanowave, soit la conception de composants pour les radars météorologiques des aéronefs. Si les systèmes spécialisés comme les récepteurs présentent peu d'intérêt commercial, les composants tels les amplificateurs cryogéniques, en revanche, suscitent l'attention d'autres spécialistes. Ainsi, les physiciens de la CEA, principal organe de recherche technologique du gouvernement français, se sont procuré deux, car l'appareil accroîtrait considérablement l'efficacité avec laquelle ils recueillent des données.

« Ils s'attendent à couper la durée des expériences en deux en utilisant nos instruments parce que le bruit de l'amplificateur est si faible », affirme M. Yeung.

Non seulement ces chercheurs à la fine pointe de l'astronomie ont pu tirer parti des progrès réalisés par l'électronique commerciale, ils ont réussi de plus à contribuer à dynamiser davantage ce marché.


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