NIKA (New IRAM KID Arrays): une camera continuum pour l’astronomie millimétrique – NIKA

L'IRAM (Institut de Radioastronomie Millimétrique) a publié récemment (mai 2011) un appel d’offre pour l’instrumentation de nouvelle génération pour la mesure du continuum au télescope de 30m situé à Pico Veleta (Espagne). Le consortium NIKA (Néel IRAM KID array) y a répondu par une proposition détaillée pour construire une caméra grand-format à deux couleurs (150GHz --> 2mm et 240GHz --> 1.25mm). L’instrument sera fondé sur la technologie des KID (Détecteur à Inductance Cinétique). Le programme technologique est dirigé par des chercheurs français de l’Institut Néel et du LPSC (Grenoble). La partie française de la collaboration est complétée par l’IPAG (Grenoble), l’IAS (Orsay), le CEA-IRFU (Saclay) et l’IRAP (Toulouse). L’IRAM-Grenoble participe activement au projet, en contribuant à hauteur de 50% de cofinancement et de par son expertise dans le domaine du design et de la fabrication des détecteurs, leur électronique et l’analyse de données. Au niveau international, ce consortium français collaborera avec l’Université de Cardiff (Royaume-Uni), l’Institut pour la Recherche Spatiale des Pays-Bas (SRON) et l’Université de Rome La Sapienza (Italie). En particulier ces collaborateurs fourniront, sur un financement indépendant, les filtres optiques et le séparateur de faisceau. La caméra NIKA s’appuiera sur l’instrument prototype qui a été testé au télescope de 30m de l’IRAM en 2009, 2010 et 2011. Ces campagnes réussies tant techniquement que scientifiquement ont permis, pour la première fois, de montrer la viabilité de la technologie des KID pour les observations sol dans le domaine des ondes millimétriques. En particulier, le prototype à deux couleurs de 2011 a démontré une performance de haut niveau à 150 GHz. L’instrument comprendra un réfrigérateur continu à dilution à cycle fermé avec une température de base de 100 mK, des optiques de reprise froides et des filtres, conçus pour un champ de vue simultané dans deux canaux centrés aux longueurs d’onde de 1.25 et 2 mm. Nominalement les unités de détecteurs du plan focal consisteront en matrices de KID avec un espacement entre pixels de 0.75 f*lambda, ce qui donne environ 1000 détecteurs à 2 mm et 3000 détecteurs à 1.25 mm. Ces détecteurs seront lus avec un maximum de 16 amplificateurs froids et le même nombre de paires de câbles coaxiaux. De surcroit, l'implémentation d'un "canal polarisé" permettant de mesurer l'émission polarisée dans la bande du continuum à 1.2 mm est envisagée pour de futures mises à niveau. L’implémentation d’une troisième voie d’imagerie dans le domaine submillimétrique (850 microns) est aussi envisagée comme mise à niveau en seconde priorité. Dans la proposition présente, nous requérons le soutien de l’ANR pour la construction de l’instrument nominal (2 couleurs, imagerie pure, comme dans la réponse à l’appel d’offres IRAM). Le financement pour le "canal polarisé" est déjà acquis par le CEA-IRFU (Saclay) en tant que partie d'un contrat ERC européen. L’instrument nominal sera dans tous les cas conçu pour être compatible avec ces deux options. La durée du programme ANR est de 3 ans, dédiés à un intense développement instrumental: fabrication du cryostat, conception des détecteurs et de l’électronique, fabrication et tests. Le dernier semestre sera principalement consacré à l’installation-livraison de l’instrument sur le télescope de Pico-Veleta. A la fin du projet ANR, la caméra NIKA sera un puissant instrument (i.e. le gain en terme de vitesse de cartographie par rapport à la génération précédente d'instrument continuum sera de 40-100) à disposition de l'entière communauté d'astronomes utilisant l'IRAM.