Le radiotélescope de Nancay (18)

La Station de Radioastronomie de Nançay est située à l'ouest du département du Cher, en Sologne. Cette unité scientifique mixte Observatoire de Paris / CNRS (USR704) et Université d'Orléans est spécialisée dans l'observation et la recherche dans le domaine de la radioastronomie basse fréquence (30 MHz à 10 GHz).
Créé sous l'impulsion de Yves Rocard, pionnier de la radioastronomie en France à la sortie de la seconde guerre mondiale, le site de Nancay est choisi en 1952 pour trois raisons principales : la planéité de la Sologne, le faible prix des terrains et sa relative proximité avec l'observatoire de Meudon, qui était chargé d'interpréter les résultats (ceux-ci étant sous la forme 'papier' transportés toutes les semaines).
La Station abrite plusieurs instruments pour l'observation astrophysique : le grand radiotélescope décimétrique (NTR), le radiohéliographe (NRH) et, plus récemment, le réseau décamétrique (DAM). En 2010, une station LOFAR (LOw Frequency ARay - radiotélescope basse fréquence) est installée à Nançay.
Le radiotélescope décimétrique permet d'étudier la dynamique de l'univers local (enveloppes stellaires, comètes, pulsars). Le radiohéliographe étudie principalement la couronne solaire et ses éruptions. Enfin, le réseau décamétrique se concentre sur l'observation des émissions radio provenant de la planète Jupiter, ces deux derniers appareils étant complémentaires, dans deux gammes de fréquence différentes. La plupart des programmes de recherche et d'observations réalisés à Nancay font appel à une collaboration internationale (CNRS, ESA, NASA, ...). Un bref rappel de physique. La lumière est un ensemble d'ondes électromagnétiques visibles par l'oeil humain, et dont les longueurs sont comprises en 380 nm pour le violet et 780 nm pour le rouge. Une onde est un phénomène physique se propageant dans l'espace et dans le temps et qui se reproduit identique à lui-même.
Elle est définit par une grandeur appelée longueur d'onde, sybolisée par la lettre λ, et qui se définit comme étant la plus courte distance séparant deux points de l’onde strictement identiques à un instant donné, ce qui peut se traduire mathématiquement par la formule : f(x+λ) = f(x).
La fréquence d'une onde est obtenue par calcul à partir de sa longueur d'onde, suivant la formule (f : fréquence en Hertz - c : célérité = vitesse en mètres parseconde et longueur d'onde : λ en mètres) :

Le tableau ci-dessus donne la correspondance entre fréquence, longueur d'onde et énergie d'un photon associé (de masse nulle).
Le radiotélescope (NRT) est un instrument destiné à l'observation des galaxies lointaines, des enveloppes de certains étoiles et l'étude des pulsars et des comètes. Il s'agit d'un miroir concentrant les ondes électromagnétiques de basse puissance (fréquences comprises entre 1,1 et 3,5 GHz - longueurs d'onde comprises entre 9 et 30 cm). Il est mobile, ce qui permet de scruter la quasi-totalité de la voûte céleste. Son point faible est toutefois un temps d'observation d'un astre relativement réduit (maximum une heure).
Son principe est identique à celui d'un miroir : réflexion des ondes d'un miroir plan orientable vers un miroir fixe concave, concentration vers un récepteur mobile, transformation des ondes en signal électrique et amplification en laboratoire.
 le miroir mobile plan, qui réfléchit les ondes vers le miroir concave
le miroir fixe concave, qui concentre les ondes vers le récepteur une vue de l'ensemble de la structure
détails de la structure pour finir
Le radiohéliographe (NRH) est constitué d'un réseau de 47 antennes orientables. Il permet l'observation de la basse et de la moyenne couronne du soleil, dans un spectre de longueurs d'onde compris entre 2 et 60 cm. Les antennes sont couplées 2 à 2 afin d'atteindre une imagerie par interférométrie plus fine (meilleure résolution), d'autant plus que ses grandes dimensions lui confèrent une résolution spatiale excellente pour les longueurs d'onde observées (l'équivalent d'une pièce de 1 euro à une distance de 50 mètres). Il fournit par ailleurs une résolution temporelle d'une image à la seconde, ce qui en fait un excellent outil de cartographie de la couronne solaire et d'exploration de la météo de notre étoile).

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Enfin, non visité, le réseau décamétrique (DAM) capte les rayonnements dont les longueurs d'onde sont comprises entre 3 et 30 mètres (fréquences entre 10 et 100 MHz). Son élaboration sous la forme d'un réseau phasé permet une sensibilité maximale en un point précis (et quasi-nulle ailleurs),  Il ne produit pas d'images mais les spectrographes associés permettent d'analyser l'intensité et la polarisation des signaux reçus.
Bruno