1. Rapport Mission Technique novembre 2009 : Pointage et Qualité optique du telescope

1.1. Journal

1.1.1. 16 Novembre 2009

Voila j'ai passé une première nuit tout seul avec T4 ;o)

J'ai vérifié que du point de vue software on pouvait effectuer les diverses opération qui seront nécessaire pour effectuer l'alignement. Je me suis aussi familiarisé avec la manière d'interagir avec le télescope.

J'ai peu débugger grace a Charles le soft de l'analyse de front d'onde.

Par contre je n'ai pas réussi à fraire grand chose d'autre.

• J'ai essayé d'effectuer un premier modele de pointage (un court) pour essayer de faire des analyse de front d'onde. J'ai eu beaucoup de mal à comprendre comment faire faire cela au télescope lors du lancement de la procédure du modèle de pointage les images produites étaient très petites avec peu d'étoile souvent aucune (ou trés faible). Il y a différent cercles et croix sur l'image dont la signification m'échappe. J'avais aussi un problème pour zoomer sur l'image, cela provoquais a chaque fois le passage à une étoile suivante. Je n'ai jamais réussi à finir la procedure.
• Je n'ai pas trouvé de doc je suis preneur s'il y en a une
• Je voulais faire differentes images d'un même champ en tournant le dérotateur pour déterminer l'axe de rotation de celui-ci. Mais je n'ai jamais réussi à faire une image. Y a t'il une position de la roue a filtre qui laisse tout le spectre accessible à la camera afin d'avoir de courte poses ? Y a t'il quelque part des catalogues tout fait utilisable pour la calibration. J'ai essayé divers catalogue disponible par malchance les OB qui étaient définies faisait de toutes petites images (300x300). Je n'ai pas trouvé quel paramètre était responsable de cela Et puis en essayant divers filtre j'ai eu l'impression de me mettre dans un mode ou ke suis resté sur le filtre en aluminum car il n'y avais plus moyen d'avoir des photons sur la camera. Dans l'EDP il y a une zone avec le nom code. Cette zone permet elle de définir les paramètres comme la taille de l'image ?
• la camera a étée mise en froid a 20h30 hier et ce matin la température semble bloquée à -98.5. J'ai effectué le remplissage à 6h heure chilienne.

Suremenent tout ces petits problèmes sont facilement soluble et la nuit prochaine sera plus productive

1.1.2. 17 novembre 2009

Les activité de la nuit ont été assez réduite. Nous avons affronté deux difficulté :

• Le télescope refusait de démarer. Le programme de gestion des mouvement de telescope crashait. En analysant le probleme ce crash etait lié a une mauvaise gestion des erreurs en cas de situation exceptionnelle. La situation exeptionnelle était que le telescope avait fait un tour de trop sur l'axe d'azimut. cela s'est produit vraisemblalement en utilisant la raquette de controle manuel. Le telescope était passé de l'autre coté de ses butées de fin de course.
• Il a été possible de résoudre le problème grace à la raquette manuelle. Aucuns dommages n'ont été causé.
• le second problème a été plus redoutable. En fait il avait commencé hier mais je ne n'en était pas sur. Nous n'arrivons pas à obtenirre d'image sur la caméra. En fait elle ne recoit pas de lumière. quelque soit le filtre que l'on regarde le ciel ou la coupole éclairée. Le problème s'est déclenché hier en milieu de nuit.
• Le CCD semble en bonne santé, le probleme est que nous n'arrivons pas a l'exposer. Il y a plusieur possibilité pour cela : - Le shutter qui ne s'ouvre pas - La roue des filtre qui ne tourne pas et qui est bloqué sur le filtre en aluminium - Le miroir M3 qui reste bloqué sur le foyer nasmyth
• de toutes ces hypotheses il semble que ce soit la première qui soit la bonne.
• Nous avons vérifié que les commandes d'ouverture parviennent jusqu'au shutter, mais nous ne l'entendons pas s'ouvrir. Il semble aussi que les impédances mesurées du shutter ne sont pas normales.
• Malheureusement nous n'avons pas réussi a résoudre le problème. Il est necessaire de redémonter le shutter pour diagnostiquer le problème.

Voilà de nouvelles aventures demain

1.1.3. 18 Novembre 2009

• En début et fin de nuit des flats ont été fait avec le filtre RG comme recommendé par didier.
• Nous avons ensuite cherché a obtenir un modèle de pointage. Cela n'a évidement pas marché. Il fallait trouver l'offset d'ordre 0 qui avait été rajouté sur les axes. Après une longue lutte (nous avons réussi a régler el problème à 4h du matin), nous avons déterminé que le zero de l'axe d'élévation avait été déplacé de 1 degré environ. Cela est du au remontage du réducteur d'élévation ou une erreur de 1 dent a été effectué.
• Un modèle de pointage grossier a été effectué et implanté. Il y a un décalge résiduel sur les deux axes que j'essairais de corriger demain.
• J'ai effectué diverses tentatives d'utiliser la fonction automatique de détermination du centre de rotation de la camera. Il semble que le modeèle de pointage ne soit pas encore assez bon pour qu'elle fonctionne. J'ai préparé une routine plus simple qui devrai permettre la mesure. Elle sera testé la nuit prochaine. A première vue il n'y a pas de changement majeurs ce de centre de rotation.
• Coralie sera pompée dans la journée et donc il ne sera pas possible de l'utiliser demain soir
• Demain soir je vais commencer par améliorer les valeurs des zeros des axes telescopes, puis refaire un modèle court pour la camera et enfin je vais analyser e chercher à améliorer la qualité optique du telescope. A première vue cependant les image semblent correctes.

Cordialement

1.1.4. 19 Novembre 2009

Aujourd'hui les choses ont avancé un peu plus rapidement

• La nuit a commencé un peu difficilement avec un problème dans la mesure de l'équilibrage. De valeur folle dans la mesure de couple sur l'axe d'élévation. En particulier des valeurs qui varient beaucoup dans le temps. On a pu mettre en évidence que la disposition des poids sur le telescope avait une influence sur ce phénomène. Comme nous n'arrivions pas a tirer de conclusion sur la nature du phénomène nous avons pointé une étoile et remarqué que le système semblait stable. Nous avons décidé de passer aux observations.
• J'ai commencé par redéterminer le centre de rotation de la camera. Il a bougé d'environ 5 pixels ce qui correspond aux tolérances de montages.
• J'ai refait un petit modèle de pointage qui était en accord avec celui d'hier.
• J'ai ensuite analysé la qualité optique. Nous étions asse bon dès le départ. Il restait un peu de coma d'excentrement. Je l'ai corrigé en faisant un déplacement de M2 de 300 microns. Ensuite je me suis arrété la car la mesure n'était pas stable. On obtient une erreur de front d'onde d'environ 100 nm ce qui est bon.
• J'ai fait une image d'un amas d'étoiles et le résultat est assez satisfaisant à vérifier dans les détails.
• Je suis ensuite passé au modèle de pointage moyen. La routine a fonctionnée toute seule. L'analyse des résultats cependant me laisse un peu perplexe. Je joint deux images du fit du modèle de pointage celui de maintenant et celui fait par francesco l'année dernière. Il faut regarder le graphe au milieu. celui ci représente l'erreur en distance au znénith en fonction de la distance au zénith. L'aspect tordu de la courbe est du à la flexion du tube du telescope. Ce que je trouve particulièrement étrange, c'est la présence dans le nouvau modèle de deux populations. Comme s'il y avait du jeux ou un hysteresis sur l'axe d'élévation. Est-ce lié a notre problème de mesure de l'équilibrage ?
• j'ai aussi effectué des flats en fin de nuit.

1.1.5. 20 Novembre 2009

Cette nuit aucun problème d'ordre technique tout à assez bien marché.

• j'ai refait des mesures de qualité optique car le seeing était bon. Les résultats sont surprenant. Au début un fort astigmatisme puis plus puis de nouveau. J'ai décidé de ne rien toucher au réglage. De plus Les réglages n'ont quasi aucun effet sur l'astigmatisme. Je ne sais que penser si on a un miroir qui se godole en fonction de la direction pointé simplement une mesure pas tres fiable.
• J'ai fait un modèle de pointage long pour la caméra. Il n'y a plus de double population d'étoile. Si on croit les fit du logiciel TPoint on devrait pouvoir obtenir un pointage avec une précision de 3/4 arcsec. Par contre, Il reste à implémenter les bons termes dans le logiciel de pointage. Celui-ci à ce que je comprends est codé en inter dans la routine util/tpoint.prc Il devrait être facile de rajouter les termes qui manquent. Il faut juste faire attention de le faire correctement. Il reste que je pense qu'il y a de multiple termes possible à mettre dans le modèle. Il faut probablement passer un peu de temps à choisir les bons en fonction en particulier de leurs effets de bords.
• En pratique je modélise la flexion du telescope avec des polynomes de degrés 3 et 7 en élévation plus un terme harmonique. A voir si c'est la bonne solution. Je suis arrivé à ces valeurs en faisant des erreurs de raisonnement. Elles fonctionnent cependant.
• Pendant la journée il est possible de jouer avec les modèles pour vous faire une idée les données sont dans :
• /home/chazelas/pointage/modele_camera_long_2009_11_19 soit vous copiez les données soit vous jouez avec tpoint dedans. Il suffit de faire :

    >tpoint
   
    puis dedans :
   
    >indat tmp.tp.dat
    >use (les termes que vous voulez)
    >fit (pour fitter)
    >call a9 (pour les graphe)
    >lose pour les termes a enlever ne pas oublier de refiter.

• J'ai aussi fait un modèle de pointage pour coralie, après avoir déterminé la position de la fibre. Pour cela je l'ai fait à la main. La procedure automatique se plaignait de ne pas avoir assez de contraste. Pour cela j'ai fermé la couple et alumé la petite lumière. Je n'ai pas trouvé la led. Tout s'est bien passé. avec le même type de modèle qu'avec la camera j'obtient des performances similaires.
• En fin de nuit j'ai pointé une étoile plusieurs fois, mais avec l'ancien modèle de pointage donc il ne faudra pas en tirer de grande conclusions.
• J'ai pu aussi faire les flats en fin de nuit.

La seule remarque que je pourrais faire est qu'il faut passer manuellement le M3 de cassegrain a nasmyth quand on change d'instrument.

1.1.6. 21 Novembre 2009

Aujourd'hui courte nuit, pour cause de mauvais temps.

Avec Charles nous avons implémenté les termes de corrections supplémentaires pour le modèle de pointage.

J'ai ensuite cherché à tester le resulat. Pour cela j'ai utilisé la routine du modèle de pointage. Le résulat est bon mais un peu décevant : Finalement on a une bonne correction en élévation mais une moins bonne correction e azimuth. On a des erreurs de l'ordre de 20 a 30 seconde selon l'élevation. Cf graph (errazivsel.png)

On voit se dégager une erreur systematique en azimuth en fonction de l'élévation. Je me demande si ce n'est pas une inversion dans les fichiers de la routine du modèle de pointage ou quelque chose que je ne comprends pas.

J'ai aussi fait un suivi d'une étoile, pendant seulement 1h pour cause de nuage. En une heure.On voit une dérive de ~3 sec ou 10 pixels. Le nouveau modèle ne semble pas amener d'amélioration sur ce point.

En début de nuit j'ai fais une ou deux pose Coralie sur la Pepe star. Apparament tout est en ordre.

En fin de nuit les flats effectués sont à jetter car le ciel était couvert.

1.1.7. 22 Novembre 2009

• J'ai trouvé l'erreur que j'ai fait hier dans le codage des nouveaux termes de correction pour le modèle de pointage. j'avais rajouté un terme en azimuth.
• j'ai testé le modèle et j'ai obtenu un pointage d'une précision entre 5 et 10 secondes partout sur le ciel
• J'ai aussi refait ce test pour coralie avec le même succés

• J'ai refait des test de qualité optique. Il semble que ces tests sont plus stable quand le pointage est meilleur. En conclusion les résultats ne sont pas géniaux > 150 nm d'erreur avec de l'astigmatisme a basse élévation. Je n'ai pas touché au réglage.

• J'ai lancé le suivit d'une étoile sur la fin de nuit en parallèle avec des observations de maxime.
• Il y aura des flats de fin de nuit seulement, pour cause de fausse manip.

Conclusion le telescope est en ordre pour observer.

1.2. Qualité optique

Euler est un telescope de type Ritchey-Chrétien (2 hyperboles calculées pour minimiser l'abberation sphérique et la coma). Dans le champ cette combinaison souffre de courbure de champ et d'astigmatisme. Pour caractériser l'alignement et la qualité optique de Euler, la méthode de Rhodier est utilisé : Prise d'image intra et extra focales permettant de calculer le front d'onde.

Le mirroir M2 du telescope est motorisé. En pratique en alignant ce mirroir seuls deux abberations peuvent êtres modifiés :

• Un décalage latéral, ou un tilt de M2 vont modifier essentiellement la Coma (et de façon négligeable l'astigmatisme)
• Un changement de position de M2 le long l'axe optique va modifier le focus et un peu d'aberration spehérique.

La procédure de mesure de la qualité optique est automatisé et on peut y accéder par un menu de l'uif de la camera.

Il a été nécessaire de faire quelques modification au système pour refaire fonctionner la routine. Apparament elle n'avait pas été maintenu :

• Il a été nécessaire de faire trouver à perl une librairie
• Il a été nécessaire de modifier la routine pour qu'elle prenne en compte les modifications dans les header qui ont été effectués

Je n'ai eu le temps de finir le travail, en effet la routine donne maintenant des résultats, mais fini toujours sur une erreur et donc ne donne pas l'affichage graphique final. Ce n'était pas grave pour effectuer les mesures.

J'ai effectué la mesure de front d'onde dans diverses conditions et j'ai rencontré divers problèmes de répétabilité. Il y a bien sur la variabilité du seeing qui rentre en jeux, mais il y avait un phénomène fondamental que je n'ai compris que la dernière nuit. Le dérotateur est utilisé quand on fait les images intra et extra focales. Du coup les axes x et y du CCD ne sont pas constament disposé de la même façon sur la pupille du télescope. Une solution au premier ordre pour éviter ce problème est d'observer toujours la même étoile et de faire des mesures sur un temps court (ou mieux toujours avec mêmes élévation et azimuth). Cependant, si le dérotateur tourne pendant qu'on effectue les prise de vue, alors il est probable que les mesures fournie par l'algorithme de Rhodier sont entaché d'erreurs systématiques (dont je ne sais estimer l'ampleur).

Lors des premières mesures j'ai détecté un problème de coma que j'ai corrigé par une translation du M2 (de 0.3 mm). Tout semblais être OK, Y compris a basse élévation.

J'ai reproduit les mesures par meilleur seeing avec un résultat moins bon :

Les mesures ne sont pas très répétables. Il semble qu'il y ait encore de la coma d'excentrement. Il semble aussi qu'il y ait de l'astigmatisme à basse élévation.

Conséquences de la qualité optique

Par simulations on peut remonter aux conséquences des aberrations mesurées :

Le mode de fonctionnement de M2 est le suivant. Les position en translation et tilt X et Y sont laissé fixes (elles ne sont pas initialiées) et ne sont donc stockées dans aucun fichiers de configuration, a part dans celui de modèle de pointage, mais seulement pour information. Seule la procédure d'analyse de front d'onde permet de le déplacer. De plus les valeurs des positions de M2 sont stockées dans les Header fits des images.

1.3. Pointage du télescope

• Le pointage du télescope a causé un probème au départ, en effet un offset de environ 1 degré en élévation s'est glissé dans le système. Nous n'avons pas réussi à déterminer son origine. Une fois ce problème trouvé il a été possible d'utiliser les procédures automatique pour déterminer le modèle de pointage.

• Pour un modèle de pointage efficace, j'ai aussi redéterminé le centre de rotation du CCD après démontage. Pour cela j'ai codé une petite routine qui fait tourner une étoile sur le CCD grace au dérotateur, ainsi il est possible de calculer la position du centre de rotation ( Routine , Image resultante ) :

 X = 1055,8
 
 Y = 1031.3

• Il restait ensuite à déterminer le meilleur modèle possible pour décrire les erreurs de pointages en suivant les indications . Pour cela on utilise le logiciel tpoint. En utilisant les termes de corrections des précédents modèles on obtient pas une correction optimale. Il reste une erreur systematique en élévation (en fonction de l'élévation)

Modèle de pointage effectué par francesco en 2008.

Premier modele de pointage effecuté avec le telescope réaligné et la camera C2 pendant cette mission. On voit les similiratés entre les deux situations. On voit aussi sur le nouveau modèle l'émergence de deux population de points. L'origine de cela a été compris et corrigé : On avait a faire à un problème d'équilibrage du télescope.

Pour améliorer le résultat, il a fallu introduire des termes de corrections nouveau dans le modèle.

les termes précedents étaient :

• IA offset en azimuth
• IE offset en élévation
• AW non alignement de l'axe d'azimuth avec la vertical composante EW
• AN non alignement de l'axe d'azimuth avec la vertical composante NS
• CA non perpendicularité des axes d'azimuth et d'élévation
• CF Description de la flexion du tube du telescope.
• HZCZ4 (mis à zero) id

pour mieux corriger la flextion du tube il a fallu implémenter deux nouveau termes de corrections :

PZZ3 et PZZ5 qui reproduisent bien la courbe centrale des deux figures précédente, il a aussi été necessaire de supprimer le terme CF.

On obtient alors les résultats suivants :

• Camera 2 : regarder la distribution des points dans le quadrant en bas à gauche

• 

• Coralie : regarder la distribution des points dans le quadrant en bas à gauche

• 

La qualité du pointage a été amélioré d'un facteur ~3 en élévation.

Les modèles de pointages on été vérifié le lendemain et tout allait bien.

Pour tester la qualité du pointage on a effectué le suivi d'une étoile sur une partie de la nuit :

on reste a peu près dans une boite de 10X10 pixels

1.4. Orientation du CCD

Lors du remontage du CCD, il y a eu une incertitude de montage, estimé à un angle d'environ 3 degrés. Pour mesurer cet angle et remettre le choses dans le bon sens, j'ai effectué diverses images d'un champ plein d'étoiles. J'ai pris un cluster d'étoile : NGC1763.

Puis j'ai utilisé le programme sectractor pour localiser les étoiles dessus et utilisé un programme pour effectuer une corrélation avec un catalogue (catalogue NOMAD, trouvé dans ds9).

pour l'image standard l'angle de rotation entre les axes de la camera et les axes nord/sud étaient (offset -42) :

rot = 92.687

apres un offset de (+39.32) on trouve

rot = 11.421 apres un offset de (+44.68) on trouve

rot = 6.059

il faut donc redéfinir l'offset de la camera à : -42 + 2.68 = - 39.32

Cette opération à été effectué le 07/12/2009. Une vérification sur un champ avec assez peu d'étoiles donne un angle résiduel de 0.22 +/- 0.1 degrés, ce qui est tout à fait OK.

1.5. Fichiers de Configuration

On peut trouver une copie des fichiers de configuration du telescope que j'ai modifié ici

1.6. Nettoyage des optique

Au cours de la mission outre la réaluminure de nombreuse optiques ont été nétoyé : elle étaient vraiment sales. Deux pièces optiques étaient particulièrement sales : le hublot d'entrée de C2 et le hublot du cryostat de C2. Il serait souhaitable de réfléchir à une stratégie pour les nettoyer plus souvent. En particulier le hublot d'entrée de C2 qui prend vraiement tout ce qui passe. Il y avait dessus un voile blanchatre qui a été dfficile à enlever. On a du gagner en photons sur la caméra.

Il est à noter que ce hublot comporte une écaille sourde. De diamètre ~ 3 mm ce qui correspond plus ou moins à la taille du faisceau de une étoile. Cet éclat à probablement un effet sur le flat. Il serait bon de le changer et d'approvisioner au moins un spare.

On ne voit pas grand chose sur la photo, mais cela permet au moins de localiser l'éclat.

Une observation sur une semaine du mirroir M1 montre qu'il y a très vite l'apparition de poussière. Je recommande donc un nétoyage du mirroir tous les 15 jours si possible.