Projet en cours

Projet L3 - C3

20 avril 2012 15:00-17:00 OMP
On fait L3 d'abord, puis C3, puis éventuellement une amélioration de C1
L3 remplacera L1, C3 ne remplacera pas C1, mais C2

I. Actions pour L3

-I.1) prog scientifique L3

Buts scientifiques, science :
Compréhension des phénomènes physiques dans la photosphère et les flux magnétiques solaires. MHD, physique solaire, effets sur notre planète.
Etude des vitesses 3D à la base de la couronne
Mesures :
Complémentarité avec les mesures spatiales et les autres mesures sol.
Cartes de l'irradiance calibrée, vitesses radiales et champs magnétiques sur la photosphère solaire, en H-alpha. On continue le programme fait avec L1 pour tirer profit des mesures précédentes, mais on augmente les performances et on rajoute de nouvelles données, donc on garde H-alpha.

-I.2) cahier des charges

Résolution angulaire 1"
Résolution temporelle 2 minutes => acquisition et lecture d'un groupe de 40 images en moins de 2 minutes.
Résolution spectrale 0,05 nm
Contribution lumière parasite passant hors de l'objectif : < 10^-8
Stabilité du guidage asservi pour L3 : tenue dans 300" de tolérance pendant 8 heures.
H-alpha 656,28 nm, 10 bandes 0,05 nm décalées de 0,02 nm
Mesure des 4 paramètres de Stokes à 0,1%
Prétraitement local pour déduire des images brutes l'irradiance calibrée, la carte du champ magnétique (B) et les vitesses radiales (V_r) des protus vues par absorption sur le disque.
Envoi des données prétraitées pour stockage sur BASS 2000.
Codage des cartes H-alpha en fausses couleurs pour indiquer B et
V_r.
Durée de fonctionnement : on vise idéalement plusieurs cycles solaires de 22 ans.

-I.3) solutions

- optiques
- filtre large ERF devant l'objectif
- Lunette TEC 140 ED (ou équivalent)
- compression de faisceau // 28 mm puis foc, par 2 lentilles
- filtre étroit ajustable : établir l'acceptance nécessaire en angle
nouveaux filtres LAAS par Olivier Gauthier-Lafaye ou filtre étroit 0,06 nm Daystar
- parallélépipède de Fresnel rotatif par Luc Dettwiller.
- Polariseur linéaire
- mécaniques
- Montage de la lunette sur le bâti Climso avec deux rotules permettant l'ajustement en direction.
- Bâti rigide tenant tube et instrumentation focale dans l'alignement
- Orientation des filtres par moteur pas à pas et codeur. Pas de piezo.
- Orientation de parallélépipède 1/4 onde par moteur pas à pas et codeur
Mise au point télécommandée simple par mini-moteur continu+vis et pas forcément de codeur.
- opto-électroniques
caméra faible bruit 2K*2K pixels, interface USB2, lecture rapide
obturateur
- informatiques de pilotage et d'acquisition
contrôle l'orientation des éléments rotatifs et de translation.
commande les prises de vues, lit la caméra qui lui est dédiée, et envoie les images brutes.
Signaux montants :
Focalisation
Rotation parallélépipède de Fresnel
Défilement longueur d'onde filtre
obturateur
pilotage caméra
Signaux descendants :
mesure angle parallélépipède de Fresnel
mesure angle inclinaison filtre
état obturateur
images caméra
- Informatique de prétraitement
Prétraitement et stockage temporaire des données : Reçoit les images brutes de tous les instruments. Calcule les cartes d'irradiance calibrées, B et V_r. Envoie les données sur BASS 2000. Fait les films et le montage couleurs. proc puissant, gros disque, machine de rechange sur étagère, logiciel libre et public, cartes interface de rechange.
débits de données :
L3++ L3+ L3 L1
champ caméra 4000 4000 2000 2000
nb bits/pixel 16 16 16 16
nb de bandes spectrales 10 5 5 1
canaux polarisation 4 4 4 1
acquisitions / heure 60 30 30 120
nb d'heures 6 6 6 6
nb d'images par jour 14400 3600 3600 720
pixels champ 1,6E+07 1,6E+07 4,0E+06 4,0E+06
octets par image 3,2E+07 3,2E+07 8,0E+06 8,0E+06
octets par jour 4,6E+11 1,2E+11 2,9E+10 5,8E+09
octets par cycle solaire 2,0E+15 5,3E+14 1,3E+14 2,6E+13
on frise les petaoctets pour les images brutes, mais les données réduites prendront moins de place, tout en préservant l'info...

-I.4) Documentation L3

De deux ordres : doc fonctionnelle et doc de maintenance. La doc fonctionnelle est la procédure à suivre pour la mise en route, le fonctionnement et l'arrêt. La doc de maintenance est l'archivage de tous les plans optiques, mécaniques et (très important) connectiques, de tous les softs à jour. La rédaction des docs aura un responsable et prendra plusieurs (3 ou 4) homme*mois de travail au départ, et un travail de 1 ou 2 semaines par an de maintenance. Les docs seront archivées et mises à jour de façon redondante, chez plusieurs personnes et sur plusieurs supports.

-I.5) planning L3

à définir, on essaye de tenir en 18 mois.
En plus de cela il y a aussi le travail prévu pour le guidage asservi jusqu'à fin 2012 : finition conception optique, conception mécanique de la fixation caméra, réalisation mécanique des attaches objectif et caméra, bafflage, interfaçage, logiciel d'asservissement sur l'image du Soleil, mise au point.

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II. Actions pour C3

-II.1) prog scientifique C3

Buts scientifiques, science :
Compréhension des phénomènes physiques à la base de la couronne. MHD, physique solaire, vent solaire, effets sur notre planète.
Etude des jets fins coronaux au pôle ou ailleurs.
Analyse statistique automatisée des protubérances
Mesures :
Complémentarité avec les mesures spatiales et les autres mesures sol.
Cartes de l'irradiance calibrée, vitesses radiales et champs magnétiques dans la couronne, FeXIII, HeI ou une autre raie. On continue le programme fait avec C2 mais on ne cherche pas forcément la continuité avec des mesures précédentes, on augmente les performances et on rajoute de nouvelles données.

-II.2) cahier des charges

Résolution angulaire 1"
Résolution temporelle 2 minutes => acquisition et lecture d'un groupe de 40 images en moins de 2 minutes.
Résolution spectrale 0,05 nm
Réjection de la lumière passant par l'objectif: <10^-6 à 3" du bord du masque ?
Contribution lumière parasite passant hors de l'objectif : < 10^-8
Stabilité du guidage asservi pour C3: 0,2" pendant 8 heures !!!
10 bandes à résolution spectrale 10000, connexes et séquentielles.
Mesure des 4 paramètres de Stokes à 0,1%
Prétraitement local pour déduire des images brutes l'irradiance calibrée, la carte du champ magnétique (B) et les vitesses radiales (V_r) des protus et jets coronaux vus par émission sur le ciel.
Envoi des données prétraitées pour stockage sur BASS 2000.
Codage des cartes en fausses couleurs pour indiquer B et
V_r.
Durée de fonctionnement : on vise idéalement plusieurs cycles solaires de 22 ans.

-II.3) solutions

optiques
Objectif 30 cm lentille simple
Masque focal avec cône, disques, baffles latéraux étudiés spécialement pour se débarrasser de la lumière et de la chaleur venant du cône.
- Masque et pastille de Lyot sur platine XY réglable
- compression de faisceau // ?? mm puis foc, par 2 lentilles
- roue à filtres avec devant chaque filtre étroit un filtre large bande 10 à 20 nm, de protection contre la surchauffe en cas de dépointage
- filtre étroit ajustable : établir l'acceptance nécessaire en angle.

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-III) Equipes pour conception et construction L3 puis C3

Définition du programme scientifique

Le PNST, L.Koechlin, T.Roudier, J.C.Noens, les OA<
Optique
Luc Dettwiller, L.Koechlin, J.C.Noens
Conception et réalisation mécanique (interface monture, support instrumentation focale)
Atelier OMP, sous-traitance à entreprise toulousaine, Claude Frelat, Franck Vaissière,
caméras, interfaçage
M.Audejean, Sebastien Marchand, L.Koechlin
pilotage de l'ensemble (info, élec, automatisme)
B.Massart, Sebastien Marchand ou équivalent ????
prétraitement des données, stockage local, lien bass 2000
M.Audejean, B.Massart, L.Koechlin, J.C.Noens
lien avec la communauté scientifique et avec le public
O.Wurmser, Luc Dettwiller, S.Rochain, L.Koechlin

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Directions d'évolution:

Combien sont, quels sont, où sont, les autres coros dans le monde
quels sont leurs thèmes de recherche
Que peut-on faire nous depuis le sol qui soit utile et complémentaire aux données spatiales ?
Valorisation : combien de publis faites avec CLIMSO, synergie avec les autres coros au sol à différentes longitudes pour suivi 24/24 du Soleil.
Thèmes scientifiques pour buts finaux :
météo de l'espace
Nouvelles pistes hors ligne générale :
- Jumeaux solaires en spectro-polarimétrieavec Rémi Cabanac -> proposé avec le TBL visant le Soleil et son instrumentation utilisée en cuiseur solaire de Narval (avec du citron). En fait on réduit le diamètre de 2 m du TBL d'un facteur 10^6 : on le diaphragme virtuellement à 2 microns de diamètre et on transforme le Soleil en une étoile de magnitude 3, mais on garde (à deux lentilles près) exactement la même chaîne optique, ce qui permet de faire tourner Narval sur le Soleil et contrôler entre autres les cartes de champ obtenues sur les étoiles en comparant les résultats qu'on aura pour le Soleil avec des cartes obtenues par imagerie directe. Cela permettra par ailleurs de mieux placer le Soleil dans la statistique stellaire faite par Narval des "jumeaux solaires".
- Mercure vu depuis CLIMSO avec suivi en raie d'émission Na de sa magnétosphère, qui donne une indication sur le vent solaire local à cette orbite proche du Soleil.