Suivi de franges à quatre télescopes pour GRAVITY et astrométrie de précision

par Élodie Choquet

Thèse de doctorat en Sciences. Astronomie et astrophysique

Sous la direction de Guy Perrin et de Frédéric Cassaing.

Soutenue en 2012

à Paris 7 .


  • Résumé

    Ma thèse s'inscrit dans le contexte de l'instrument GRAVITY qui verra sa première lumière en 2014 VLTI. GRAVITY recombinera jusqu'à quatre télescopes en bande K et fournira des mesures astrométriques à des sensibilité et précision inégalées en interférométrie infrarouge. J'ai développé les algorithmes du suiveur de franges de GRAVITY, qui devra stabiliser les différences de marche à des résidus inférieurs à 350nm rms sur une étoile de référence de magnitude jusqu'à K=10 pour permettre de longues intégrations sur la voie scientifique. Pour cela, j'ai mis en œuvre des estimateurs robustes, un contrôleur prédictif basé sur un filtre Kalman, et une machine d'état automatisant la gestion du suiveur de franges. Par des simulations numériques réalistes des différentes sources de perturbation, j'ai démontré que le contrôleur Kalman est plus efficace que les contrôleurs classiques (intégrateur) pour corriger les perturbations, en particulier les vibrations instrumentales, et qu'il permettra d'atteindre les spécifications du suiveur de franges de GRAVITY. J'ai développé un prototype de laboratoire du suiveur de franges afin de valider expérimentalement ces algorithmes. Les premiers tests confirment leur capacité à stabiliser les franges, et démontrent la supériorité du contrôleur Kalman sur un intégrateur à compenser une vibration instrumentale. Enfin, j'ai mené une étude de la binaire X Vêla X-l préliminaire à l'utilisation de GRAVITY. J'ai réalisé des observations interférométriques infrarouge et mesuré un vent stellaire de tailles différentes dans les bandes H et K, démontrant la présence soit d'un fort gradient de température, soit d'événements temporaires dans le vent.

  • Titre traduit

    Four-telescope fringe tracking for GRAVITY and precision astrometry


  • Résumé

    My PhD was initiated in the framework of the GRAVITY instrument, whose first light is expected for 2014 at VLTI. GRAVITY will combine up to four telescopes in the K spectral band, and provide astrometric measurements with precision and sensitivity unequalled in infrared interferometry. I developed the algorithms of the GRAVITY fringe tracker, which will stabilize the optical path differences down to 350nm rms on a reference star as faint as K=10, and enable long exposure in the science beam. In this goal I implemented robust estimators, a predictive controller based on Kalman filtering, and a state machine automating the management of the fringe tracker. Through realistic numerical simulations of différent disturbance sources, I demonstrated that the Kalman controller is more efficient than classical controllers (integrator-type) to correct perturbations, especially instrumental vibrations, and that it enables to reach the specifications of the GRAVITY fringe tracker. I developed a laboratory demonstrator of the GRAVITY fringe tracker, to experimentally validate its algorithms. First results confirm their ability to stabilize fringes, and demonstrate the efficiency of the Kalman filter to compensate for an instrumental vibration over an integrator controller. Finally, I studied the Vela X-l X-ray binary, preliminary to the installation of GRAVITY. I performed infrared interferometric observations of this System and measured a stellar wind with different sizes in the H and K spectral bands, revealing either a strong temperature gradient in the stellar wind, or transient events in the accretion process.

Autre version

Cette thèse a donné lieu à une publication en 2013 par [CCSD] [diffusion/distribution] à Villeurbanne

Suivi de franges à quatre télescopes pour GRAVITY et astrométrie de précision

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XVIII-232 p.)
  • Annexes : 137 réf.

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  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : TS (2012) 219
  • Bibliothèque : Observatoire de Paris (Section de Meudon). Bibliothèque.
  • Consultable sur place dans l'établissement demandeur
  • Cote : (043) CHO

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  • Bibliothèque : Observatoire de Paris (Section de Meudon). Bibliothèque.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : MMf-T500
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