CSL : une méthode révolutionnaire pour réduire la lumière parasite sur les télescopes spatiaux

Une équipe de chercheurs du Centre spatial de l’Université de Liège (CSL), qui vient de recevoir 18 millions d’euros pour étendre ses infrastructures, a mis au point une méthode qui permet d’identifier expérimentalement les contributeurs et les origines de lumière parasite sur les télescopes spatiaux.

Une avancée majeure dans le domaine de l’ingénierie spatiale qui va aider à l’acquisition d’images spatiales encore plus fines et au développement d’instruments spatiaux de plus en plus performants. Cette étude vient d’être publiée dans la revue Scientific Reports.

Les télescopes spatiaux sont toujours de plus en plus performants. Les évolutions technologiques enregistrées ces dernières années permettent, par exemple, d’observer des objets de plus en plus lointains dans l’univers ou encore de mesurer la composition de l’atmosphère terrestre de manière de plus en plus précise. Il subsiste toutefois un facteur limitant l’évolution des performances de ces télescopes : la lumière parasite. Phénomène connu depuis longtemps, la lumière parasite se traduit par une réflexion lumineuse (réflexion fantômes entre lentilles, diffusion, etc.) qui endommage la qualité des images et qui donne souvent lieu à des images floues. Jusqu’ici les méthodes de contrôle et de caractérisation de cette lumière parasite, lors de la phase développement des télescopes, restaient fort limitées permettant « juste » de savoir si oui ou non l’instrument présentait une sensibilité au phénomène, obligeant les ingénieurs à revoir tous leurs calculs dans les cas positifs, entraînant des retards considérables dans la mise en service de ces outils de pointe.

Des chercheurs du Centre Spatial de Liège (CSL), en collaboration avec l’Université de Strasbourg, viennent de mettre au point une méthode révolutionnaire qui permet de résoudre ce problème en utilisant un laser pulsé femto-seconde qui envoie des faisceaux lumineux  pour éclairer le télescope. « Les rayons de lumière parasite empruntent (dans le télescope) des chemins optiques différents des rayons qui forment l’image, explique Lionel Clermont, expert en systèmes optiques spatiaux et en lumière parasite au CSL. Grâce à cela, et en utilisant un détecteur ultra-rapide (de l’ordre de 10-9secondes de résolution, c’est-à-dire un millième de millionième de seconde) nous mesurons l’image et les différents effets de lumières parasites à différents instants. En plus de cette décomposition, nous pouvons identifier chacun des contributeurs à l’aide de leurs temps d’arrivées, qui est directement relié au chemin optique et donc connaître l’origine du problème.» Les ingénieurs du CSL viennent de démontrer l’efficacité de cette méthode dans un article, qui vient d’être publié dans la revue Scientific Reports, dans lequel ils présentent le premier film montrant des réflexions fantômes dans un télescope réfractif arriver à différents moments. « Nous avons pu également utiliser ces mesures pour faire du reverse engineering sur les modèles théoriques, reprend Lionel Clermont, ce qui permettra par exemple dans le futur de construire de meilleurs modèles de traitements d’images. » En corrélant ces mesures avec des modèles numériques, les scientifiques vont pouvoir désormais déterminer précisément l’origine de la lumière parasite et ainsi agir en conséquence pour améliorer le système, aussi bien en améliorant de système au niveau composants que par le développement d’algorithmes de corrections.

Plus qu’une simple curiosité scientifique, cette méthode développée au CSL pourrait bien amener une petite révolution dans le domaine des instruments spatiaux à haute performance. « Un grand intérêt nous a déjà été manifesté de la part de l’ESA (Agence spatiale européenne) et d’industriels du secteur spatial, se réjouit Marc Georges, expert en métrologie et lasers au CSL et co-auteur de l’étude. Cette méthode répond en effet à un problème urgent qui était sans réponse jusqu’à présent. » Dans un futur proche, les chercheurs du CSL ont l’intention de continuer le développement de cette méthode, pour augmenter son niveau de TRL (Technology Readiness Level) et l’amener à un niveau industriel. Une application industrielle est déjà programmée dans le cadre du projet FLEX (Fluorescence Explorer), un télescope d’observation de la terre faisant partie du programme Living Planet de l’ESA. Les chercheurs espèrent pouvoir également l’appliquer sur des instruments scientifiques.

Contacts :

Lionel Clermont – Centre spatial de Liège / Université de Liège
0496/ 44 31 34 - lionel.clermont@uliege.be

Marc Georges – Centre Spatial de Liège / Université de Liège

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