LESIA - Observatoire de Paris

Soutenance de thèse de Florian Moura Ferreira le jeudi 11 octobre 2018

vendredi 21 septembre 2018

La soutenance de thèse de Florian Moura Ferreira aura lieu le jeudi 11 octobre 2018 à 16h00 dans la salle de conférence du Château sur le site de Meudon.

Titre de la thèse

Budget d’erreur en optique adaptative : Simulation numérique haute performance et modélisation dans la perspective des ELT

Directeur de thèse

Gérard Rousset (pôle HRAA)

Résumé

D’ici quelques années, une nouvelle classe de télescopes verra le jour : celle des télescopes géants. Ceux-ci se caractériseront par un diamètre supérieur à 20m, et jusqu’à 39m pour le représentant européen, l’Extremely Large Telescope (ELT). Seulement, l’atmosphère terrestre vient dégrader sévèrement les images obtenues lors d’observations au sol : la résolution de ces télescopes est alors réduite à celle d’un télescope amateur de quelques dizaines de centimètres de diamètre.

L’optique adaptative (OA) devient alors essentielle. Cette dernière permet de corriger en temps-réel les perturbations induites par l’atmosphère et de retrouver la résolution théorique du télescope. Néanmoins, les systèmes d’OA ne sont pas exempt de tout défaut, et une erreur résiduelle persiste sur le front d’onde (FO) et impacte la qualité des images obtenues. Cette dernière est dépendante de la Fonction d’Étalement de Point (FEP) de l’instrument utilisé, et la FEP d’un système d’OA dépend elle-même de l’erreur résiduelle de FO. L’identification et la compréhension des sources d’erreurs est alors primordiale.

Dans la perspective de ces télescopes géants, le dimensionnement des systèmes d’OA nécessaires devient tel que ces derniers représentent un challenge technologique et technique. L’un des aspects à considérer est la complexité numérique de ces systèmes. Dès lors, les techniques de calcul de haute performance deviennent nécessaires, comme la parallélisation massive. Le General Purpose Graphical Processing Unit (GPGPU) permet d’utiliser un processeur graphique à cette fin, celui-ci possédant plusieurs milliers de c\oeurs de calcul utilisables, contre quelques dizaines pour un processeur classique.

Dans ce contexte, cette thèse s’articule autour de trois parties. La première présente le développement de COMPASS, un outil de simulation haute performance bout-en-bout dédié à l’OA, notamment à l’échelle des ELT. Tirant pleinement parti des capacités de calcul des GPU, COMPASS permet alors de simuler une OA ELT en quelques minutes. La seconde partie fait état du développement de ROKET : un estimateur complet du budget d’erreur d’un système d’OA intégré à COMPASS, permettant ainsi d’étudier statistiquement les différentes sources d’erreurs et leurs éventuels liens. Enfin, des modèles analytiques des différentes sources d’erreur sont dérivés et permettent de proposer un algorithme d’estimation de la FEP. Les possibilités d’applications sur le ciel de cet algorithme sont également discutées.