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La mécanique des grands télescopes (LST)

mis à jour le

Le regroupement de recherche international actuellement engagé dans l’étude du design du LST (MPI-Munich, LAPP-Annecy, IFAE-Barcelone, CIEMAT-Madrid, INFN-Italie et le CTA-Japon) travaille sur un prototype inspiré par les télescopes de MAGIC et caractérisé par un miroir parabolique de 23 m de diamètre et un rapport distance focale-diamètre f/D de l’ordre de 1,2. Les défis majeurs du programme LST sont liés à la nécessité de réaliser un instrument techniquement très performant : léger ( 50 tonnes) pour le repositionner rapidement (moins de 20 s pour 180° de rotation soit une vitesse de 10 m/s) en réponse aux alertes des événements rares (i.e. éruptions de GRB ou de NAG) un grand champ de vue pour l’étude de sources étendues (i.e. les vestiges de supernova et la nébuleuse de pulsars) stable pour garantir une très bonne résolution angulaire (point spread function : PSF < 0.1°).

Le Large Size Telescope – LST de CTA

Dans ce contexte international, le groupe du LAPP a su se distinguer par des propositions importantes de recherche et de développement technique, notamment le développement d’éléments mécaniques en matériaux composites (i.e. structures en fibres de carbone) afin d’optimiser un design de poids contenu mais stable statiquement et dynamiquement. Depuis 2009, l’équipe est impliquée dans l’étude et la réalisation des structures mécaniques hautes du télescope, de l’arche des télescopes LST et de l’interface avec la caméra, avec des problématiques liées à l’application de matériaux composites. Les premiers résultats de cette phase, basés sur un design modulaire, ont été obtenus en 2010 et présentés à la collaboration CTA (et détaillés dans le « Baseline Design Document » rédigé en 2011). L’arche de taille trop importante (28 m) ne pourra pas être réalisée en une seule pièce monolithique. La structure parabolique de l’arche, entièrement en fibres de carbone, sera composée de segments tubulaires connectés entre eux. Le design résulte d’une étude approfondie de calculs numériques tenant compte des charges et des résistances des matériaux (i.e. traction, compression et flexibilité), critiques dans la phase de moulage de la pièce de jonction, dans le choix des éléments tubulaires, et pour les procédures d’assemblage et de collage. La validation et la certification des prototypes ont fait l’objet d’un contrat avec des partenaires industriels et ont été financées par la Commission Européenne (projet FP7-CTA-Preparatory-Phase).

Vue d’ensemble du design final de l’arche du LST