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– LOFAR

Résumé de soumission

Nous proposons une étude détaillée et la réalisation prototype d'une Super-Station pour le radiotélescope LOFAR (LSS). La France a engagé l'acquisition d'une station LOFAR pour Nançay: elle participe ainsi à l'européanisation de ce radiotélescope d'un type nouveau, précurseur de SKA et d?autres instruments du futur. L'acquisition de cette station permettra aux scientifiques français de rejoindre l'exploitation scientifique de cet instrument composé de plusieurs dizaines de stations en Hollande et dans d'autres pays européens. L'étude proposée permettra un développement nouveau, entièrement original, qui renforcera considérablement le poids et la reconnaissance de la participation technique et scientifique française à LOFAR: plutôt que, comme nos partenaires allemands ou britanniques, multiplier le nombre de stations "standard" en France, notre concept consisterait à transformer radicalement la station LOFAR de Nançay. Cette possibilité repose sur l'existence d'une agence nationale unique comme l'ANR, plutôt que sur des instituts achetant séparément des stations standard comme dans d'autres pays. La station "standard" comprend un back-end électronique auquel sont raccordées 96 antennes basse-fréquence et 96 antennes haute-fréquence, qu'il utilise alternativement. Notre concept consiste à ajouter une nouvelle alternative avec 96 mini-réseaux, phasés en analogique, de N antennes (avec N ~ 10), chacun raccordé à une des entrées du back-end (qui ne nécessitera pas ou peu de modification). Pour un coût limité, pusique les antennes sont simples et peu onéreuses, nous pourrions ainsi multiplier par N la surface effective de la station standard. Cela permettrait, d'une part, d'augmenter fortement la sensibilité de LOFAR (l'instrument total) pour les sources faibles aux petites échelles angulaires (bases longues); d'autre part, dans les périodes fréquentes où LOFAR n'utilisera que les stations du c?ur hollandais, 1) un travail en stand-alone, donnant un instrument aux possibilités très intéressantes (par exemple pour la détection de nouveaux pulsars, cf. document scientifique associé); 2) des modes d'observation innovants, formant un deuxième c?ur qui pourra être corrélé avec les autres stations européennes (le super-ordinateur Blue Gene à Gröningen aura la capacité de corréler ce nouvel instrument en parallèle à la corrélation du réseau hollandais principal); 3) de fournir des visibilités pour les bases courtes (grandes échelles angulaires) non accessibles à LOFAR en standard, en corrélant les signaux des mini-réseaux individuels de la LSS. Ce concept, présenté lors d?ateliers internationaux à Paris (1/2008) et Hambourg (9/2008) rencontre un accueil extrêmement positif de nos partenaires européens (6 pays représentés); certains (Ukraine, Autriche) pourraient rejoindre nos développements et sont associés à la présente proposition. Le concept laisse une grande liberté, dans le choix des antennes, leur bande de fréquence, leur répartition spatiale. Un atout important pour nous est que, outre les ingénieurs de Nançay ont déjà une forte expertise du back-end de LOFAR, dont une version sert au démonstrateur EMBRACE de SKA-DS. Notre demande recouvre donc: (a) un argumentaire scientifique spécifique validant l'intérêt de ces développements, (b) l'étude détaillée du concept (choix des antennes, optimisation de l?implantation spatiale du réseau, électronique de phasage, commande, contrôle), (c) la réalisation d'un prototype de 2 à 3 mini-réseaux phasés de N antennes, afin de valider le concept, (d) l'étude détaillée des modes d'observation nouveaux et des méthodes de calibration. Ces études bénéficieront de l'apport de post-docs qui auront eu l'occasion de participer aux premières étapes de l'exploitation scientifique de LOFAR dès 2009. Les résultats essentiels de notre travail, si les conclusions de l'étude (faisabilité et intérêt scientifique) sont positives, sont, à 2 ans : une proposition complète chiffrée pour la construction d?une LSS à Nançay pouvant être proposée aux agences de financement sur la base d?un argumentaire scientifique associé, les 2 à 3 modules prototypés; à achèvement du projet, un design technique complet et détaillé de la LSS, un programme d?observations astronomiques et une proposition précise à nos partenaires hollandais et européens pour des modes d'exploitation spécifiques, une négociation avec ASTRON sur l'augmentation correspondante de notre participation au retour scientifique de LOFAR. Le développement proposé repose largement sur les compétences reconnues des ingénieurs de Nançay, auxquels il propose un nouvel investissement dans les radiotélescopes du futur. Pour un coût limité (que nous estimons inférieur à celui d'une station standard additionnelle) il permettra de démultiplier l'impact scientifique et technique des chercheurs français dans la collaboration européenne LOFAR et dans le paysage mondial de la radioastronomie, qui prépare activement le Square Kilometer Array.

Coordination du projet

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

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Début et durée du projet scientifique : - 0 Mois

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