Des drones améliorent la calibration pour un télescope canadien

L'Expérience de Cartographie de l'Intensité de l'Hydrogène au Canada (CHIME) est un télescope conçu pour étudier la distribution de l'hydrogène dans l'univers. Ce projet vise à rassembler des infos sur comment la matière est répartie dans le cosmos. Les chercheurs veulent mesurer un signal spécifique lié à l'hydrogène, ce qui peut les aider à comprendre l'expansion de l'univers et la nature de l'énergie noire.

Pour faire ces Mesures, CHIME utilise un système de grands réflecteurs cylindriques qui observent le ciel en continu. Cependant, calibrer ces systèmes peut être compliqué. Les chercheurs cherchent des moyens efficaces pour tester et améliorer les performances des mesures de CHIME. Une approche prometteuse est d'utiliser des Drones équipés d'instruments spéciaux qui peuvent mesurer la réponse du télescope en volant autour.

#Le Rôle des Drones dans la Calibration

Utiliser des drones pour la calibration présente plusieurs avantages. Les drones peuvent manœuvrer autour du télescope, permettant aux chercheurs de prendre des mesures précises de la façon dont le télescope réagit à des signaux venant de différentes directions. Cette capacité facilite la vérification de la performance de CHIME dans ses observations.

L'équipe derrière CHIME a développé une méthode pour utiliser un drone qui émet des signaux en volant. En synchronisant les mouvements du drone avec le système de CHIME, ils peuvent rassembler des données qui aident à comprendre les motifs du faisceau du télescope. C'est utile parce que le motif du faisceau, ou comment le télescope capte les signaux du ciel, peut changer en fonction de divers facteurs comme la fréquence et l'emplacement.

Les drones peuvent fonctionner avec des systèmes de positionnement très précis, ce qui facilite la mesure des performances du télescope directement sur site. En utilisant cette technologie, les chercheurs peuvent rassembler des données qui améliorent leur compréhension de la performance de CHIME et de sa capacité à collecter des données de l'univers.

#Comment Fonctionnent les Mesures

Pendant les expériences, le drone transporte un générateur de signal qui produit un signal pulsé. Ce signal est synchronisé avec le télescope CHIME en utilisant le GPS pour garantir que les mesures sont précises. À mesure que le drone vole autour de CHIME, il transmet des signaux que le télescope détecte, permettant aux chercheurs de collecter des données sur la forme et la taille du faisceau du télescope.

Les données du drone sont comparées avec des mesures obtenues d'autres sources, comme des transits solaires et de l'holographie. Les transits solaires consistent à observer la position du soleil alors qu'il se déplace dans le ciel, tandis que l'holographie utilise des sources connues pour rassembler des mesures de faisceau. En comparant les résultats de ces trois méthodes, les chercheurs peuvent valider leurs découvertes et améliorer leur compréhension du fonctionnement du télescope.

#Défis de la Mesure

Il y a des défis spécifiques liés à l'utilisation d'un drone pour les mesures de faisceau. L'un des principaux problèmes est que le champ lointain, ou la zone où le télescope reçoit au mieux les signaux, est assez éloigné. Cela oblige le drone à voler à des altitudes plus élevées, ce qui complique les comparaisons directes des mesures.

De plus, le design cylindrique du télescope CHIME présente son propre lot de défis. Le faisceau peut avoir une forme unique qui est difficile à mesurer avec précision avec un drone. Le drone doit être soigneusement positionné et contrôlé pendant les vols pour s'assurer qu'il recueille des données précises du télescope.

#Vue d'Ensemble du Télescope CHIME

CHIME fonctionne principalement dans la plage de fréquence de 400-800 MHz pour capter des signaux d'hydrogène décalés vers le rouge. Cette plage de fréquence aide à cartographier comment l'hydrogène est réparti dans l'univers. Le télescope a un design unique avec de grands réflecteurs cylindriques qui scrutent le ciel en continu.

Comme CHIME n'a pas de pièces mobiles, il ne peut pas pointer directement vers des sources spécifiques comme les télescopes traditionnels. À la place, le design cylindrique permet à CHIME de collecter des données par une méthode de scan dérivant, où le faisceau passe sur l'ensemble du ciel pendant que la Terre tourne.

#Le Système de Drone

Pour ces mesures, l'équipe utilise un drone spécifique équipé de technologie avancée. Le drone est muni d'un système GPS précis qui lui permet de voler à des altitudes exactes et de suivre des trajectoires de vol soigneusement planifiées. L'équipement sur le drone comprend un générateur de bruit large bande et des filtres pour garantir que les signaux qu'il transmet sont clairs.

Pendant les vols, le drone émet un signal pulsé, et les données reçues par CHIME sont enregistrées. Ce processus permet aux chercheurs d'analyser les motifs du faisceau produits par le télescope, en les comparant avec les résultats attendus.

#Collecte et Traitement des Données

Alors que le drone collecte des données, les chercheurs doivent traiter ces infos avec soin pour en extraire des résultats significatifs. Chaque trame de données collectée par CHIME est liée à la position du drone, ce qui aide à créer une carte de la performance du faisceau du télescope à différentes fréquences et positions dans le ciel.

L'équipe compare les données du drone avec les mesures existantes obtenues de transits solaires et d'holographie. Cela inclut l'analyse de la façon dont les paramètres du faisceau changent selon les différentes fréquences et emplacements. Étudier ces variations aide à évaluer la performance globale du télescope CHIME et à affiner sa calibration.

#Résultats et Découvertes

Les premiers résultats des vols de drones sont prometteurs. Ils montrent que les mesures prises avec le drone s'alignent bien avec les résultats d'autres méthodes, indiquant que la calibration par drone est efficace. Ces mesures fournissent des aperçus précieux sur le fonctionnement du télescope CHIME et sur la façon dont ses motifs de faisceau changent selon divers facteurs.

Une découverte importante est que la largeur du faisceau varie avec la fréquence, ce qui est un comportement attendu pour les télescopes radio. L'équipe de recherche vise à continuer à affiner ces mesures pour établir de meilleures pratiques de calibration pour CHIME et d'autres télescopes similaires.

Dans les futures analyses, les chercheurs prévoient de réaliser plus de vols de drones qui cibleront différentes régions d'intérêt dans le faisceau de CHIME. Ces vols aideront à rassembler des données plus détaillées, améliorant encore le processus de calibration.

#Améliorations Futures

Bien que les premières mesures du drone aient été un succès, il y a encore des domaines où des améliorations peuvent être apportées. Un aspect crucial est d'améliorer la précision des mesures d'altitude du drone. Une compréhension plus précise de l'altitude du drone mènera à une meilleure collecte de données et à de meilleures comparaisons.

De plus, le design des trajectoires de vol pourrait être optimisé pour cartographier des données qui s'alignent étroitement avec les mesures obtenues d'autres sources. Cela aidera à établir une corrélation plus directe entre les données du drone et les méthodes de calibration traditionnelles.

Les chercheurs explorent également des options pour utiliser différents modèles de drones qui peuvent atténuer les interférences radio (RFI), ce qui peut perturber la collecte de données. Ces améliorations pourraient mener à des temps de vol plus longs et à une performance globale améliorée.

#Conclusion

L'intégration des drones dans le processus de calibration du télescope CHIME représente une approche innovante pour améliorer les observations astronomiques. En utilisant des drones pour mesurer les faisceaux du télescope, les chercheurs peuvent rassembler des données précieuses qui aident à valider et à améliorer les performances du système CHIME.

Les découvertes des expériences de drones indiquent que cette technologie peut être utilisée efficacement pour améliorer la calibration des télescopes radio. Les recherches futures peuvent s'appuyer sur ces résultats, menant à de meilleures mesures et à une compréhension plus profonde de la structure et de l'évolution de l'univers.

L'exploration continue de la distribution de l'hydrogène à travers le cosmos bénéficiera grandement de ces avancées dans les techniques de mesure. Alors que les chercheurs continuent à affiner leurs méthodes et à rassembler plus de données, notre compréhension de l'univers grandira, aidant à répondre à certaines des questions fondamentales en astronomie et en cosmologie.