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Radiotélescope sphérique de cinq cents mètres d'ouverture

radiotélescope de 500 mètres de diamètre situé en Chine.
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Radiotélescope sphérique de cinq cents mètres d'ouverture
FastTelescope*8sep2015.jpg

Le radiotélescope sphérique de cinq cents mètres d'ouverture, en cours de construction.

Présentation
Type
Radiotélescope, Spherical reflector (d)Voir et modifier les données sur Wikidata
Construction
Mise en service
Site web
Données techniques
Diamètre
500 m, 300 mVoir et modifier les données sur Wikidata
Longueur focale
140 mVoir et modifier les données sur Wikidata
Longueur d'onde
0,1 - 4,3 mVoir et modifier les données sur Wikidata
Géographie
Adresse
Coordonnées

Le radiotélescope sphérique de cinq cents mètres d'ouverture (chinois traditionnel : 五百米口徑球面射電望遠鏡 ; chinois simplifié : 五百米口径球面射电望远镜 ; pinyin : Wǔbǎi mǐ kǒujìng qiúmiàn shèdiàn wàngyuǎnjìng), abrégé en anglais FAST pour Five-hundred-meter Aperture Spherical Radio Telescope[1], est un radiotélescope situé dans un bassin naturel du comté de Pingtang, dans le Guizhou, dans le Sud-Ouest de la Chine. Le radio-télescope est mis en service le . Il est le deuxième plus grand radiotélescope au monde après le RATAN-600 en Russie et le plus grand radiotélescope à un seul appareil, avec une sensibilité égale à environ trois fois celle du radiotélescope d'Arecibo.

Sommaire

HistoriqueModifier

FAST est à l'origine la contribution chinoise au projet du radiotélescope interférométrique Square Kilometre Array (SKA) (à l'époque dénommé Large Telescope ou LT) proposé par des astronomes de 10 pays dont la Chine au cours de l'assemblée générale de l'Union radio-scientifique internationale de 1993. Le projet chinois FAST est proposé en 1994. Le projet prévoit la réalisation de ce radiotélescope dans une cuvette karstique de la province de Guizhou. Une conférence internationale qui se tient à Pékin en mars 2006 valide le projet sur le plan scientifique et technologique. Le budget alloué au projet, 700 millions de yuans, est débloqué par la Commission du développement national et de la réforme (en) chinoise en juillet 2007 et les travaux débutent sur le site fin 2008. La durée de la construction est estimée à l'époque à 5,5 années et la mise en service est planifiée en 2016[2]. La construction débute en mars 2011[3],[4]. Le chantier s'achève le 3 juillet 2016[5],[6],[3]. Le coût final est de 1,2 milliard de yuans (165 millions d'euros)[6]. Le directeur scientifique du projet est Nan Rendong (en), chercheur aux Observatoires astronomiques nationaux (en) de l'Académie chinoise des sciences. Son inauguration et sa mise en service ont lieu le [7]. Fin avril 2018, l'instrument est toujours en phase de recette. Il le restera jusqu'à ce que ses performances atteignent les valeurs prévues. Il deviendra alors un instrument de recherche national[8].

SiteModifier

FAST est construit près du village de Dawodang à 170 km par la route de Guiyang, capitale de la province de Guizhou située dans le Sud-Ouest de la Chine. La région, montagneuse avec une altitude moyenne de 1 000 mètres, est restée longtemps pauvre et mal reliée au reste du pays. Le radiotélescope occupe une cuvette karstique d'un diamètre de 800 mètres dont le sol assure un drainage naturel. Le site a été choisi parce que la géométrie de la vallée est proche de la forme nécessaire pour y installer le réflecteur et devait permettre de réduire le volume des terrassements à 1 millions de m³. Parmi les autres avantages du site figuraient la latitude relativement basse (26° Nord), le climat doux (température moyenne de 15 °C, quelques jours de gel et de neige par an) permettant de limiter les coûts de maintenance, l'absence d'inondations et une sismicité réduite d'après l'historique disponible.

D'autre part, la densité de peuplement réduite des environs limite les interférences radio[9], cependant, environ 9 000 personnes habitant dans un rayon de cinq kilomètres autour du site ont été déplacées en 2016[10]. Les déplacés reçoivent 12 000 yuans (environ 1 650 euros) de dédommagement[11].

Caractéristiques techniquesModifier

La conception de FAST reprend les principes du radiotélescope d'Arecibo avec un réflecteur fixe de très grande dimension utilisant une cuvette naturelle mais en introduisant trois améliorations majeures :

  • la cuvette permet au réflecteur d'atteindre un diamètre de 500 mètres (contre 300 mètres pour Arecibo) tandis que sa géométrie permet de pointer le radiotélescope à 40° du zénith ;
  • la surface du réflecteur est déformable pour corriger l'aberration de sphéricité ce qui permet d'obtenir une polarisation complète et d'observer une large bande spectrale sans système de réception complexe ;
  • la cabine focale supportant les antennes est positionnée à l'aide de câbles et de servomécanismes et dispose d'un système complémentaire permettant un positionnement très précis.

RéflecteurModifier

 
Schéma montrant le diamètre efficace (300 mètres) du réflecteur, les contours de celui-ci et la position de la cabine focale.

Le réflecteur est formé par 4 450 panneaux triangulaires constitué d'une armature métallique recouverte d'un revêtement en aluminium jouant le rôle de surface réfléchissante. Les panneaux sont fixés à un réseau de câbles se croisant de manière orthogonale et suspendus à un anneau de 500 mètres de diamètre. Les nœuds du réseau de câbles se trouvent aux intersections des panneaux. Ceux ci sont fixés au sommet d'une pièce métallique tenue par ailleurs par 6 câbles du réseau et reliée au sol par un septième câble vertical dont la tension est ajustable. Ce dernier dispositif permet d'adapter la forme du réflecteur. Celui-ci a un diamètre efficace de 300 mètres[12] ,[13]. La superficie du réflecteur atteint environ 196 000 mètres carrés.

Cabine focaleModifier

Le réflecteur renvoie le rayonnement électromagnétique vers la cabine focale sur laquelle sont fixées les antennes qui collectent le rayonnement électromagnétique. Celle-ci est suspendue au-dessus du réflecteur à l'aide de 6 câbles dont la longueur atteint environ 1 kilomètre. Ceux-ci passent par des poulies situées au sommet de tours métalliques dominant le radiotélescope d'une centaine de mètres et situés à la périphérie de celui-ci et sont ancrés au sol par l'intermédiaire de cabestans qui permettent d'effectuer un premier positionnement. La cabine focale d'un diamètre d'environ 10 mètres comprend une partie articulée qui permet de positionner les antennes avec une précision de 10 millimètres et de modifier l'orientation de celles-ci[14].

PerformancesModifier

FAST est le deuxième plus grand radiotélescope au monde après le RATAN-600 en Russie et le plus grand radiotélescope à un seul appareil, avec une sensibilité égale à environ trois fois celle du radiotélescope d'Arecibo[15]. FAST permet d'observer les fréquences radio comprises entre 70 MHz et 3 GHz. Il est prévu de faire passer la borne supérieure à 8 GHz. Le réflecteur fixe a une ouverture de 500 mètres et un rayon d'environ 300 mètres. Le réflecteur mobile donne une latitude de pointage par rapport au zénith de +/- 40° ce qui permet de suivre l'objet observé durant 4 à 6 heures. La modification du pointage est effectuée en moins de 10 minutes et sa précision est de 8 secondes d'arc. Les autres paramètres sont[16] :

  • Ouverture (f/D) : 0,4665
  • Résolution angulaire : 2,9 minutes d'arcs
  • Sensibilité en bande L : A/T ~ 2 000
  • Température du système : ~ 20 K.

AntennesModifier

À la date de mise en service du radiotélescope, celui-ci dispose de 9 antennes couvrant la plage de fréquences comprise entre 70 MHz et 3 GHz. Ces équipements ont été construits avec la coopération d'autres pays[17].

Principales caractéristiques des antennes[17]
Identifiant fréquence (MHz) Polarisation Faisceaux Fréquence intermédiaire Gain (dB) Température totale
du système
B01 70-140 Circulaire 1 300-370 71 <100
B02 140-280 Circulaire 1 300-440 72 <80
B03 280-560 Circulaire 1 300-580 73 <40
B04 560-1020 Circulaire 1 70-530 75 <10
B05 320-334 Circulaire 1 70-84 85 <40
B06 550-640 Circulaire 1 300-390 82 <10
B07 1150-1720 Circulaire 1 70-640 78 <10
B08 1230-1530 Rectiligne 19 300-600 80 <10
B09 2000-3000 Circulaire 1 70-1070 75 <10

Objectifs scientifiquesModifier

Les principaux objectifs scientifiques sont :

RésultatsModifier

Les deux premières découvertes de FAST sont les deux pulsars PSR J1859-01 et PSR J1931-01[24]. Fin avril 2018 le radiotélescope a découvert plus de 20 pulsars[8].

Notes et référencesModifier

  1. (en) Di Li, Rendong Nan et Zhichen Pan, « The Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope project and its early science opportunities » [PDF], sur http://articles.adsabs.harvard.edu/ (consulté le 6 juillet 2016).
  2. (zh) « 中国科学院·贵州省共建国家重大科技基础设施500米口径球面射电望远镜(FAST)项目奠基 » [archive du ], Guizhou Daily,‎ (consulté le 28 décembre 2008).
  3. a et b (en) Darren Quick, « China building world’s biggest radio telescope », gizmag, (consulté le 13 août 2012).
  4. Nan 2011, p. 2-3.
  5. « China puts final touches to world's largest telescope », sur www.aljazeera.com (consulté le 3 juillet 2016).
  6. a et b « Fin de la construction du plus grand radiotélescope au monde dans le Sud-Ouest de la Chine », sur Xinhua, (consulté le 4 juillet 2016).
  7. « Inauguration du plus grand radiotélescope au monde qui va traquer la vie extraterrestre », (consulté le 28 septembre 2016).
  8. a et b (en) « FAST », sur EO Portal, Agence spatiale européenne.
  9. (en) « Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope - Site », sur radiotélescope sphérique de cinq cents mètres d'ouverture (consulté le 30 octobre 2017).
  10. « Chine : près de 10 000 déplacés pour faire place à un télescope spatial géant », sur www.tahiti-infos.com/, (consulté le 18 février 2016).
  11. « La Chine achève la construction du plus grand télescope du monde destiné à chercher la vie extraterrestre », sur http://www.francetvinfo.fr, (consulté le 6 juillet 2016).
  12. (en) « Xinhua Insight: Installation complete on world's largest radio telescope » (consulté le 4 juillet 2016).
  13. (en) Peng Jiang, Ren-Dong Nan, Lei Qian et You-Ling Yue, « Studying solutions for the fatigue of the FAST cable-net structure caused by the process of changing shape », sur Research in Astronomy and Astrophysics, (consulté le 6 juillet 2016).
  14. (en) « Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope - Feed Cabin suspension System », sur radiotélescope sphérique de cinq cents mètres d'ouverture (consulté le 30 octobre 2017).
  15. (en) Anil Ananthaswamy, « China starts building world's biggest radio telescope », New Scientist, .
  16. (en) « Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope - Large scale neutral hydrogen survey », sur radiotélescope sphérique de cinq cents mètres d'ouverture (consulté le 1er novembre 2017).
  17. a et b (en) « Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope - Receiver System », sur radiotélescope sphérique de cinq cents mètres d'ouverture (consulté le 30 octobre 2017).
  18. (en) « Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope - Overview », sur radiotélescope sphérique de cinq cents mètres d'ouverture (consulté le 30 octobre 2017).
  19. (en) « Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope - Pulsar Observations », sur radiotélescope sphérique de cinq cents mètres d'ouverture (consulté le 30 octobre 2017).
  20. (en) « Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope - Leading the international very long baseline interferometry (VLBI) network », sur radiotélescope sphérique de cinq cents mètres d'ouverture (consulté le 30 octobre 2017).
  21. (en) « Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope - Detection of interstellar molecules », sur radiotélescope sphérique de cinq cents mètres d'ouverture (consulté le 30 octobre 2017).
  22. (en) « Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope - Detecting interstellar communication signals », sur radiotélescope sphérique de cinq cents mètres d'ouverture (consulté le 30 octobre 2017).
  23. (en) « National Astronomical Observatories of China, Breakthrough Initiatives Launch Global Collaboration in Search for Intelligent life in the Universe - Astrobiology », sur astrobiology.com (consulté le 8 avril 2018).
  24. Brice Louvet, « Le plus grand radiotélescope du monde fait sa première découverte », SciencePost,‎ (lire en ligne).

BibliographieModifier

Voir aussiModifier

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Articles connexesModifier

Liens externesModifier