Pour la science ex æquo Jean-Luc Gach

On appelle ça une vocation. A l’âge de 12 ans, Jean-Luc Gach visite l’Observatoire de Haute-Provence avec son père. Fasciné par le télescope, il décrète que son avenir s’écrira dans l’astronomie. Vingt-six ans plus tard, sa caméra équipe le plus grand télescope du monde (Grantecan aux îles Canaries). Il lâche alors, sobre: «C’est une satisfaction, vous savez.» Mais on peut supposer que c’est un peu plus que ça! D’autant plus que la mise au point de la caméra Ocam est le résultat de cinq ans d’efforts, avec son équipe du Laboratoire d’astrophysique de Marseille (LAM), associée sur ce projet au Laboratoire d’astrophysique de Grenoble (LAOG), à l’Observatoire de Haute-Provence (OHP), et enfin à l’ESO (European Southern Observatory), qui jouait le rôle de donneur d’ordres.

VÉRITABLE COOPÉRATION PLURIDISPLINAIRE

«Pour développer cette caméra, qui est capable de prendre 1500 images par seconde avec une sensibilité extrême, nous sommes partis du besoin des astronomes», rappelle Jean-Luc Gach. Très précisément, Ocam était destinée à équiper Sphere, l’instrument d’observation de deuxième génération du Very Large Telescope (VLT) européen, installé au Chili. Son objectif : prendre, à partir de 2011, des images de planètes hors du système solaire, en orbite autour d’étoiles proches. La difficulté, pour obtenir des images de qualité, est de corriger les défauts dus aux turbulences de l’atmosphère. C’est le rôle d’un miroir déformable du VLT, qui effectue en temps réel les corrections optiques nécessaires. Et c’est précisément le rôle de la caméra de mesurer la lumière qui arrive pour piloter la déformation du miroir (réalisée par des actionneurs piézoélectriques). Or, la caméra Ocam, elle, va permettre d’effectuer ces corrections des milliers de fois par seconde, au lieu de quelques centaines de fois avec les caméras actuelles. Et surtout, en très faible luminosité, puisqu’elle détecte des photons isolés... «Notre idée était de casser la limite sur laquelle butaient les caméras rapides: leur baisse de sensibilité quand la vitesse augmente», raconte Jean-Luc Gach.

Au coeur de la caméra, le capteur d’images CCD, développé spécifiquement par le britannique E2V, conçu pour travailler vite et amplifier le signal, afin de s’affranchir du bruit électronique (et donc améliorer la sensibilité). Mais c’est une véritable coopération pluridisciplinaire qui a permis d’obtenir les performances d’Ocam. Le laboratoire de Marseille, avec l’OHP, s’est chargé de l’électronique de la caméra, autre élément clé pour concilier vitesse et sensibilité. Les chercheurs ont aussi dû résoudre des problèmes thermiques, étudiés à Grenoble: refroidir le capteur à –45°C (ce qui améliore la détection) avec des modules thermoélectriques et évacuer la chaleur produite via une circulation d’eau. «Il fallait faire converger la conception du capteur, de l’électronique, et les contraintes thermomécaniques», souligne Jean- Luc Gach, qui, avec une vue globale sur le projet, a été l’architecte de la caméra. Six prototypes seront fabriqués au LAM et une entreprise de production, First Light Imaging, est en cours de création. Car la caméra Ocam pourrait trouver d’autres débouchés, dans la recherche (observation de phénomènes rapides), voire dans la surveillance en conditions difficiles: un projet avec la société Aeromecanic, à Marignane, vise la détection d’objets sur les pistes d’aéroports. Mais au Lam, on pense déjà à décliner l’Ocam dans l’infrarouge et on envisage, entre autres, une version à 2000-2500 images par seconde.

Thierry Lucas