En direct du SLAC en Californie : une semaine cruciale pour le changeur de filtres de la caméra du LSST

Astroparticules et cosmologie

Au SLAC les équipes des laboratoires de l’IN2P3 assemblent et testent en ce moment le changeur de filtres qu’ils ont livré à leurs homologues américains fin 2019. Ce composant sera intégré à l’énorme caméra de l’Observatoire Rubin, chargée de photographier la voûte céleste de l’hémisphère sud pendant 10 ans afin d’en étudier la dynamique. Un projet ayant pour nom de code LSST (Legacy survey of space and time). A la mi-janvier, et alors que chaque élément du changeur a déjà été testé individuellement, le moment est venu de les combiner et de les faire fonctionner directement sur la caméra. Une semaine cruciale qui doit confirmer ou non, le planning initial. Plongée en images au cœur de la salle blanche du SLAC.

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Au SLAC, pas moins de 12 personnes issues des cinq laboratoires de l’IN2P3 impliqués dans le projet (CPPM, LPNHE, LPC, LPSC et APC) sont présentes pour réaliser l’intégration et les tests du changeur de filtre. En tout, la construction du changeur de filtres du LSST est le résultat de la collaboration d’une trentaine de personnes issues de plusieurs corps de métiers (chercheurs, ingénieurs, techniciens) durant plus d’une dizaine d’années. Image CNRS/IN2P3/LSST

 

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Le rituel est bien rôdé. Chaque journée commence à 8:00 par une réunion avec l’ensemble des équipes travaillant en salle blanche. Pas de temps à perdre : en moins de 30 minutes sont programmées les tâches à effectuer dans la journée. Une action qui n’est pas annoncée à ce moment-là ne sera pas autorisée par la suite. Il faut aussi composer avec les équipes du SLAC elles aussi à pied d’œuvre sur les autres composants de la caméra. Image CNRS/IN2P3/LSST

 

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L’entrée en salle blanche est très réglementée Toute personne qui y entre doit avoir une bonne raison de le faire. Il faut dire que hormis le changeur de filtres, s’y trouvent également les éléments construits par SLAC, en particulier le plan focal de la caméra LSST et ses 189 CCD. Le cœur même de la caméra qui viendra, avec ses 3,2 milliards de pixels, prendre des images du ciel d’une très haute qualité, aussi vastes que 40 fois la pleine lune. Image CNRS/IN2P3/LSST

 

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Image CNRS/IN2P3/LSST

 

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Image CNRS/IN2P3/LSST

 

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La salle blanche est aussi un endroit ultra protégé où le moindre grain de poussière doit être évité : on n’y entre qu’après un nettoyage minutieux et dans une combinaison qui recouvre le corps dans son entier, ou presque. Pièces métalliques, téléphone portable, ordinateur, tout est passé à l’éthanol. On enfile ensuite la combinaison, et sous réserve d’avoir la bonne accréditation ou la bonne escorte, on est enfin autorisé à y rentrer. Image CNRS/IN2P3/LSST
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Au milieu de la salle, sur une plate-forme, trône le corps de la caméra LSST sur lequel ont déjà été arrimés les composants construits en France : le carrousel, conçu au LPNHE et l’autochangeur, fabriqué lui au CPPM. A côté, en bonne place, le loader du LPSC dont chaque déplacement ne pourra se faire qu’à partir d’un pont roulant. Ces éléments forment à eux trois le changeur de filtres, un composant mécanique unique, qui doit répondre à un cahier des charges draconien : manier les filtres d'un poids avoisinant les 40 kg et d’un diamètre de 76 cm avec la plus grande délicatesse pour ne pas les casser et les positionner devant le capteur avec une précision de près de 0,1 mm. C'est précis. Surtout quand on sait qu'il va réaliser au total près de 100 000 rotations. Image CNRS/IN2P3/LSST
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L’objectif de cette semaine est annoncé par Pierre Karst (CPPM), chef de projet du changeur de filtres : « Tester les trois sous-systèmes de l’échangeur de filtres en conditions réelles, c’est-à-dire le chargement d’un filtre, son transfert dans la caméra et l’échange de filtre de l’autochangeur vers le carrousel avec cinq filtres chargés. » En conditions réelles, mais avec de faux filtres : inutile de risquer de briser un filtre optique dont le coût dépasse le million d’euros. Fournis par le LPC, ceux-là sont en aluminium et ont les mêmes caractéristiques techniques (dimensions, poids) que les vrais. Image CNRS/IN2P3/LSST
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Concrètement, en salle blanche, le temps est long, saccadé. Chaque test nécessite des ajustements logiciels. Du vrai travail d’orfèvre. Image CNRS/IN2P3/LSST
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Aux manettes du logiciel qui contrôle le changeur de filtres, Françoise Virieux, ingénieure en informatique à l’APC. C'est elle qui pilote les tests sur le changeur de filtres, vérifie la configuration du logiciel et corrige les éventuels bugs. Image CNRS/IN2P3/LSST
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Au programme du jour : tester le chargement d’un filtre dans l’autochangeur, la caméra en position horizontale. Première étape : positionner le loader au-dessus de l’autochangeur. Le pont roulant en marche, toutes les personnes présentes doivent avoir un casque vissé sur la tête. C’est parti, on arrime, on soulève et, les regards en l’air, on voit le loader s’envoler et se placer à l’endroit exact où le filtre optique devra être glissé.  Plusieurs minutes sont nécessaires avant de parvenir à le fixer au bon endroit. C’est fait. On enlève les casques, inutile de rajouter de l’inconfort à une combinaison déjà encombrante. Image CNRS/IN2P3/LSST
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Vient maintenant le moment de faire tourner le carrousel, de positionner l’autochangeur et d’y glisser le filtre. Les clamps sont en position serrée. Premier essai. Stop, on arrête tout. Un paramètre doit être corrigé. Temps mort le temps que la correction se fasse et c’est reparti, on relance la machine.  Les équipes retiennent leur souffle... c’est bon, le mouvement espéré est réalisé correctement, on peut souffler. Des sourires se dessinent sur les visages, on profite de cette petite victoire avant de lancer immédiatement un nouveau test.  Et rebelote, les visages se ferment à nouveau, l’inquiétude revient, on se reconcentre, on cogite, nouveau conciliabule, nouvelles corrections… nouveau succès. Image CNRS/IN2P3/LSST
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Ainsi se construit le système de changeur de filtres : pas à pas, jusqu’à obtenir les bons paramétrages et jusqu’à tester tous les mouvements dans toutes les configurations de la caméra.  Objectif ultime : que le système soit complètement opérationnel et validé d'ici fin février. Le relevé commencera lui en octobre 2022. Image CNRS/IN2P3/LSST

La semaine aura été un vrai succès pour la caméra du LSST. Les premiers tests de cycle complet sur le changeur de filtres ont pu correctement être réalisés et le dernier CCD a été installé sur le plan focal de la caméra. On avance !

Textes et photos Gaëlle Shifrin

Un projet qui mobilise l'attention du CNRS

Lundi 13 janvier 2020, en présence des équipes IN2P3 impliquées, Patrice Verdier directeur adjoint de l’institut, faisait découvrir la caméra du futur télescope LSST et les opérations d'assemblage du changeur de filtres, à Patrick Nedellec, directeur Europe de la recherche et coopération internationale du CNRS (DERCI) et Sylvette Tourmente directrice du bureau CNRS à Washington.

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Image CNRS / IN2P3 / LSST

 

Pour en savoir plus :

Retrouvez le fil twitter de la construction du changeur de filtres :

En français

En anglais

 

Découvrez l'ensemble du projet sur les sites web :

www.lsst.fr

www.lsst.org

Contact

Gaëlle Shifrin
Responsable communication LSST France