Préambule :

Le projet Carlina concerne la préparation des futurs hypertélescopes au sol et dans l'espace. Ces instruments seront capables de former des images résolues d'étoiles ou d’exoplanètes. En observant la surface des étoiles, ils apporteront des renseignements précieux pour la physique stellaire. Ils permettront également de voir si les autres étoiles ont des systèmes planétaires comme notre soleil et pourront éventuellement détecter d’autres formes de vie dans l’univers. Ces observations ne sont pratiquement pas envisageables avec des télescopes classiques. La taille du miroir donne la limite de résolution, c'est-à-dire la capacité du télescope à voir des détails. Aujourd'hui, les télescopes les plus grands du monde comme le VLT au Chili ou les Keck à Hawaii sont capables de résoudre uniquement les étoiles les plus grosses et les plus proches (lorsque l’étoile est résolue, on peut mesurer le rayon apparent de celle-ci). Même pour ces instruments, la plupart des astres apparaissent comme des points et ne sont pas mieux résolus qu'avec notre œil ! L'intérêt de ces grands télescopes est surtout de collecter beaucoup de lumière et de voir ainsi des objets très peu lumineux et très lointains (étoiles, galaxies, nuages interstellaires, etc.). En contrepartie, leurs capacités à grossir et à voir des détails restent très limitées. L’interférométrie et le concept d'hypertélescope apportent des solutions originales pour obtenir une forte résolution.

Description du projet Carlina :

Ce projet d'hypertélescope est l'analogue optique et dilué du radio-télescope d'Arecibo, mais il utilise un ballon pour porter l'optique focale. Ce type d'interféromètre est donc constitué de petits miroirs disposés sur la surface virtuelle d'un grand miroir sphérique (un cratère ou une cuvette naturelle). Dans un premier temps, on peut disposer ces miroirs en anneau sur un terrain plat. La lumière provenant de l'étoile se réfléchit sur ces miroirs et se focalise au-dessus du sol, à la moitié du rayon de la sphère. A cet endroit, une nacelle portée par un ballon contient un correcteur de Mertz qui corrige l'aberration de sphéricité du grand miroir, un système de densification de la pupille qui corrige l'effet de dilution du grand miroir (voir schéma) et une caméra. Cette caméra peut aussi être remplacée par un jeu de miroirs qui renvoie la lumière vers un télescope au sol. Cette configuration coudé permet d'ajouter des instruments focaux lourds et encombrants pour une nacelle.

Grâce au ballon captif on valide en grandeur réelle, l'ensemble des sous-systèmes d'un hypertélescope (le suivi, le correcteur focal de Mertz, le densifieur de pupille, etc.), sans avoir à construire une gigantesque monture comme c'est par exemple le cas pour Arecibo. Notons que la même configuration optique pourrait être utilisée en orbite (miroir et recombineur portés par des satellites). Enfin, la possibilité d'un miroir partiellement dilué est envisageable pour les projets d'ELTs.