Activités de R&D et instrumentales en ondes mm au DEMIRM (LEMO)
Les développements technologiques en micro-semiconducteurs « schottky »...
...et en instrumentation hétérodyne en ondes millimétriques pour l’astrophysique menés au DEMIRM puis au LERMA ont fortement intéressé la DRET (DGA), mais aussi le CNES pour des applications à la physique atmosphérique et la météorologie.
Laboratoire technologique et de micro-montages
de diodes schottky (Patrice Landry).
Laboratoire de tests des détecteurs hétérodynes sous vide et refroidis
vers 20 kelvin (Meudon, années 1975-85).
Ces activités ont d’abord mené à la réalisation de prototypes fonctionnels au sol (POM1) à l’Observatoire de Bordeaux puis sur le plateau de Bure (POM2). Les antennes proviennent du petit interféromètre solaire à 35 GHz réalisé à l’Observatoire de Bordeaux en préparation du « Grand Interféromètre en ondes millimétriques» qui prendra le nom de GIMM puis plus tard sera intégré à l’IRAM.
Petite opération millimétrique (POM 1) à l’Observatoire de Bordeaux
instrument POM1 en ondes mm (8mm) à
l’observatoire de Bordeaux en 1980.
Antenne POM1 et récepteur cryogénique Schottky à 80-120 GHz et son concepteur : G. Beaudin
G. Rérat et P.Landry réglant le récepteur...
POM 2 au plateau de Bure (Alpes, 2400m)
Transport de la deuxième antenne de l’interféromètre de Bordeaux au plateau de Bure (Alpes) par Guy Rérat
L’instrument de POM 2 (210-240 GHz) à diodes Schottky refroidies à 20 K réalisé au DEMIRM vers 1985.
Bâtiment pour POM2 installé
au plateau de Bure
Laurent Pagani
Maurice Gheudin
Patrice Landry
Alain Germont
Ces activités se sont poursuivies ultérieurement au GEMO du LERMA autour de Alain Maestrini et al, abordant le domaine sub mm et THz pour des applications spatiales planétaires.
Les développements technologiques sur les détecteurs hétérodynes à supra-conducteurs à l’ENS puis à Paris...
...ont été menés d’abord dans l’équipe du LRA du DEMIRM à l’ENS autour de Jean-Claude Pernot et de Jean-Claude Maréchal dans les années 1980/85 (techniques cryogéniques à basses températures et sur les tubes à gaz pulsé). Ces activités se sont poursuivies ultérieurement au GEMO du LERMA autour de Yan Delorme et al, abordant le domaine THz (bolomètres à électrons chaud, oscillateurs à puits quantique QCL, etc..), pour des applications spatiales en astrophysique.
Laboratoire du LRA à L’ENS pour l’étude des détecteurs mm SIS à supraconducteurs refroidis
à l’hélium liquide (3K), années 1980-85.
De haut en bas puis de gauche à droite : Jean-Claude Pernot, Christine Letrou, Pascal Febvez et Morvan Salez.
La R&D «détecteurs hétérodyne à supraconducteurs » en ondes submilimétriques, menée d’abord dans le groupe LRA de l’ENS par Jean-Claude Pernot et al, puis transféré à l’Observatoire de Paris au LEMO (puis GEMO) sous contrats CNES et ESA autour de P. Febvre, S. Georges, Morvan Salez puis Yan Delorme et al.., ont permis au DEMIRM puis au LERMA de participer à des expériences spatiales en ondes submillimétriques embarquées sous ballons stratosphériques puis ultérieurement sur satellites.
Implications en instrumentation spatiale des développements au DEMIRM (LEMO)
Les développements en ondes millimétriques et submillimétriques ont permis ensuite la réalisation d’instruments aéroportés puis embarqués sur satellites...
En ce qui concerne les développements technologiques à composants « Schottky », les applications spatiales ont été soutenues par le CNES puis par l’ESA pour l’étude des atmosphères et surfaces de la Terre puis des planètes :
A la fin des années 1980, début 90, des transferts de technologies de notre laboratoire vers l’industrie spatiale (MATRA –Marconi Space/ ASTRIUM, Alcatel Espace, etc) et la formation de leur personnel. ont permis des réalisations d’instruments embarqués : on peut citer « Push-Broom » sur avion à 37 GHz, « MHS » Microwave Humidity Sounder sur plateforme européenne METOP à 100, 150, 190 GHz, « SAPHIR » sur le satellite franco-indien « Megha-Tropiques » à 190 GHz, etc... . D’autre part, ces activités ont permis de faire émerger une nouvelle thématique au DEMIRM/LERMA en télédétection/observation de la Terre et météorologie menée depuis lors par Catherine Prigent.
Le DEMIRM puis le LERMA ont ainsi bénéficié de nombreux contrats en vue d’applications opérationnelles sur des plateformes d’observation de la Terre (Météosat, etc).
“MHS, Microwave Humidity Sounder” prototypé au GEMO/DEMIRM.
Des retombées indirectes concernaient aussi la mission ODIN (satellite suédois pour l’astronomie et la physique atmosphérique de la Terre) puis plus tard pour le Radio-spectomètre en ondes submilimétrique de la mission Rosetta. En ce qui concerne les développements technologiques à composants « à supra-conducteurs », les applications spatiales ont été dédiées à l’étude du milieu interstellaire (spectrocopie moléculaire dans le domaine sub-mm et THz). D’abord sous ballon stratosphériques dans les années 1980-2000 : La mission PRONAOS du CNES en ondes submilimétrique (avec le CESR et l’IAS), puis PIROG 8 avec le SSC suédois.
Observatoire Pronaos en ondes submilimétrique
et infrarouge (CNES, CESR, IAS et OP-DEMIRM)
Vue de la nacelle de Pirog 8 équipée de son télescope, de l’instrument submilimétrique
refroidi à l’hélium liquide à 3K, du spectromètre et de l’électronique de bord.
Le lancement a eu lieu depuis le centre du CNES à l’Air sur l’Adour en 1997.
Le succès de ce dernier, une première pour avoir fait fonctionner un instrument hétérodyne à supraconducteur dans l’espace ainsi que des développements en R&D menés par Yan Delorme et son équipe, ont permis au GEMO d’être sélectionné par l’ESA pour la réalisation du canal 1 de l’instrument HIFI en ondes submillimétriques de l’observatoire spatial européen « Herschel ».