Un instrument unique

Observer de l’eau dans l’espace est une opération ardue. Malgré son abondance, il est compliqué d’en détecter les signaux à l’amplitude très faible et identifier sa signature reste complexe. Un défi pour lequel il aura été nécessaire d’acheminer les 66 antennes du télescope ALMA* à 5000 mètres d’altitude, dans le désert d’Atacama au Chili. « L’intention est de s’affranchir au mieux des molécules présentes dans l’atmosphère terrestre qui viendraient brouiller les observations » explique Stéphane Guilloteau, directeur de recherche CNRS au LAB. Ouvert à l’entièreté de la communauté astronomique mondiale depuis son inauguration en 2013, ce télescope terrestre offre une sensibilité et une finesse de capture d’images encore inégalées. « Ce sont les ondes électromagnétiques émises par les molécules des étoiles observées que nous analysons. Selon leur composition, les particules tournent sur elles-mêmes de manière spécifique et émettent des signaux différents, comme une signature. Il nous suffit alors de régler les antennes d’ALMA sur une fréquence sensible aux molécules d’eau et de les orienter dans la direction de l’étoile pour en récupérer le signal » décrit méticuleusement Alain Baudry, spécialiste en interférométrie, la technique permettant aux dizaines de paraboles du télescope ALMA d’opérer ensemble.

La participation du LAB s’est développée autour d’Alain Baudry, alors responsable européen du développement des équipements de collecte et de traitement du signal. Elle s’est poursuivie, avec le support du Laboratoire de microélectronique de Bordeaux, pour la conception et le prototypage des convertisseurs de signal analogique/numérique dont la production incombait au LAB pour l’observatoire ALMA, tout comme la production des filtres du système de corrélation des signaux. Grâce à ces équipements, les différents signaux analogiques recueillis par l’ensemble des antennes se retrouvent agrégés en des signaux numériques exploitables par les équipes de recherche. Un deuxième chantier du LAB portait sur le traitement de ce signal numérique obtenu. Les ondes émises par les molécules sondées sont étudiées sous la forme de spectres constitués de bandes de fréquence verticales séparées les unes des autres, à la manière d’un code barre. « A l’époque de la construction d’ALMA, la plupart des composants requis n’existaient pas. Nous avons donc tout développé nous-même pour aboutir à une solution technique robuste. Au moment de la production, nous sommes allés solliciter les industriels. Nous pensions que notre projet, techniquement particulier et à la série de fabrication d’une taille réduite par rapport à leurs habitudes, n’allait pas les intéresser. Mais, au final, ils nous ont vraiment accompagnés, c’était une sacrée aventure ! » se rappelle-t-il encore ému.