Comment ça marche ?

Le radiotélescope est un instrument qui repose sur l’utilisation de matériels et de logiciels qui sont passés en revue dans les chapitres correspondants.

Le radiotélescope situé dans le parc de la Villette procède à l’écoute permanente des signaux en provenance de l’espace, de notre propre galaxie ou de sources radio extragalactiques. C’est pourquoi le projet de l’association Dimension Parabole se nomme ‘Le chant des Etoiles’.

Cependant vous n’entendrez le plus souvent aucun son si ce n’est du bruit si vous ouvrez les récepteurs radio connecté sur l’antenne en forme de paraboloïde du radio télescope.

L’explication est simple : les signaux radio envoyés par la Voie Lactée (notre Galaxie) et les radio sources sont surtout du bruit qui ressemble au souffle d’une radio FM quand on se trouve en dehors de la fréquence d’une station radio. Il existe une exception, les pulsars qui envoient des impulsions qui peuvent se traduire par des notes de différentes hauteurs selon leur fréquence.

Comme vous pourrez le comprendre à la lecture du chapitre suivant et des différentes pages du site, ces bruits peuvent être analysés avec de procédés de filtrage et de calculs numériques qui servent à en extraire des informations scientifiques.

Toutefois il est possible de générer des sons qui représentent la traduction sonore des spectrogrammes quotidiens. Ceci est une expérimentation destinée à traduire musicalement les signaux en provenance de l’hydrogène neutre galactique. Ainsi nous espérons répondre de manière un peu moins décevante à la question fréquemment posée : qu’est-ce que vous entendez ? En effet les signaux capturés par les récepteurs du radiotélescope sont d’une manière ou d’une autre du bruit à plus ou moins large bande. L’attribution d’une note en fonction de la fréquence du spectre apportera une nouvelle dimension au projet le « Chant des Etoiles ». Cliquez sur ce lien pour écouter la mise en musique expérimentale du spectrogramme du 17 juillet 2021. Une minute sur le spectrogramme se traduit par six secondes de « musique » et les fréquences spectrales qui correspondent aux vitesses de -100 à +100 Km/s son traduites en tonalités de 500 à 2500 Hz. L’intensité des raies spectrales module les sons en amplitude.

Voici quelques explications sur la méthodologie mise au point ces trois dernières années par l’équipe du projet le ‘Chant des Etoiles’ pour réaliser nos observations radio astronomiques. Avant tout nous avons eu la chance de pouvoir alimenter le préamplificateur situé sur la source en tête donc inaccessible en appliquant une tension continue via le câble coaxial. Ensuite il a fallu réparer le moto-réducteur de déclinaison. Ensuite dépanner le codeur optique de déclinaison. Enfin sécuriser l’attache rompue d’un des quatre haubans. Le radiotélescope ayant été précisément calibré en effectuant des mesures de niveaux de réception sur le Soleil et d’autres radiosources, la précision angulaire actuelle de l’alignement est meilleur que 0,5 degrés. Très simplement, la position des ‘objets célestes’ est repérée par leurs coordonnées suivant deux directions, l’ascension droite et la déclinaison. L’antenne à monture équatoriale est commandée à distance par logiciel en temps réel ou en différé. Dans le premier cas, avec l’aide de l’application d’astronomie Cartes du Ciel (SkyChart), le client pointe avec sa souris sur un objet et commande un ‘Goto’. La requête est transmise au logiciel serveur sur le site du radiotélescope (ou sur le simulateur du radiotélescope). Le serveur transmet la requête au pilote logiciel qui commande la mise en route des moteurs dans les directions calculées par le programme. L’utilisation de l’API INDI dédiée au pilotage des télescopes a grandement simplifié le développement de tous les logiciels du projet (Une API est un ensemble de définitions et de protocoles qui facilite la création et l’intégration de logiciels d’applications. API est un acronyme anglais qui signifie « Application Programming Interface », que l’on traduit par interface de programmation d’application.). Une fois arrivé en position, le pilote logiciel qui connaît en permanence l’orientation de l’antenne grâce aux codeur optiques fixés sur les deux axes de la monture équatoriale, provoque l’arrêt des moteurs d’ascension droite et de déclinaison et enclenche le moteur de poursuite de manière à ce que l’antenne reste sur l’objet visé malgré le mouvement lent de rotation de la Terre.

Lorsqu’une série d’observations est programmée, un logiciel spécifique est utilisé qui provoque les différents déplacements aux heures, dans les directions et pendant la durée choisies. Dans sa version 26 l’application écrite en Python positionne l’antenne du radiotélescope et attend que l’objet visé arrive dans le domaine d’observation du radiotélescope. Ainsi il est possible d’effectuer jusqu’à 6 heures d’observations de nuit sans avoir à veiller tard pour lancer le programme. Plusieurs récepteurs sont actifs en parallèle. La réception dans une gamme de fréquence de 6 MHz centrées sur la raie spectrale de l’hydrogène neutre HI à 1420,4 MHz est permanente 24/24h. L’enregistrement des signaux débute à la minute entière et se poursuit pendant 40 secondes. Au cours des quelques secondes suivantes, le calcul des puissances spectrales sur 6 MHz est effectué et les spectres résultants sauvegardés sur disque. Au moment des observations spécifiques, le logiciel de pilotage de l’antenne écrit un fichier journal dans lequel sont notés les heures et les positions observées minutes après minutes. La stratégie choisie pour les observations est la suivante. Une grille de X sur Y points espacés de Z degrés est parcourue selon deux directions centrées sur la direction de l’objet astronomique visé. Voici un exemple de début et de fin fichier journal lors de l’observation de M1 le 29-01-2021. Ici la cible est la radiosource Taurus A dans la nébuleuse du Crabe M1. La grille parcourue comporte 19 x 19 régions espacées de 0,2 degrés. La durée choisie pour chaque observation est d’une minute. La campagne d’observation a commencée à duré 6 heures, commencée à 17h29 elle s’est terminée à 23h29.

M1# fichier coordonnees version 26
matrix radec 19 19
pas = 0.2
Duree d’observation = 1mn
Date Heure TUC, TZ , RA , DEC
2021-01-29T17:29:00+00:00,0,5.71667,20.22750
——–
2021-01-29T23:29:00+00:00,0,5.47667,23.82750

Connaissant les heures et les directions d’observation, une série d’applications peut récupérer les données spectrales brutes sauvegardées et effectuer les différents filtrages et calculs des cartes RA/DEC qui traduisent la puissance du signal en provenance de Taurus A rapportée ici.

Que le radiotélescope soit arrêté ou en mouvement, des spectrogrammes quotidiens sont calculés en parallèle, filtrés, normalisés et traduits sous formes d’images colorées à côté de graphiques montrant la température de différents points de la chaîne de réception et les positions angulaires RA/DEC.

Bibliographie

– Le signal en radioastronomie