La technique du Scidar (SCIntillation
Detection And Ranging) a été mise au point dans les
années 1970 (Vernin J., 1973, JOSA 63, 3). Le SSS ou
Single Star Scidar, est le dernier né de cette lignée
d'instruments. Il a l'avantage de fonctionner avec des
télescopes de petit diamètre (40 cm) lui permettant
d'être transporté n'importe où, exactement comme le
DIMM.
Le SSS est un profileur,
c'est à dire qu'il mesure la répartition de la turbulence
en fonction de l'altitude. La turbulence est souvent stratifiée
en couches qui correspondent généralement aux endroits
où les gradients de température et de vitesse de vent
sont les plus intenses. Le SSS remplace les sondages in-situ
réalisés par des sondes accrochées à des
ballons. Son avantage est de pouvoir observer en permanence et de
produire un profil de turbulence toutes les quelques minutes (voir
figure ci-contre). Le ballon, lui, met environ deux heures pour monter
jusqu'à 20 km, puis éclate, retombe à grande
vitesse sur le sol et la sonde est détruite par l'impact. L'an
dernier, mon prédécesseur, Karim Agabi, avait
lancé une quarantaine de ballons tout au long de l'hiver. C'est
grâce à ces 40 profils que nous savons que l'essentiel de
la turbulence à Dôme C est concentrée dans les 30
à 40 premiers mètres au dessus du sol. Le SSS nous permet
cette année d'avoir un suivi beaucoup plus complet.
L'instrument lui-même est simple. Une lentille et une
caméra, à la sortie du télescope de 406 mm de
diamètre. La position de cette lentille et de cette
caméra sont calculées pour observer presque une image de
la pupille du télescope : un disque de lumière
percé d'un trou sombre au centre (à cause de
l'obstruction centrale dûe au support du miroir secondaire).
Cette image est parcourue par des ombres dites "volantes" qui sont
produites par la turbulence. L'analyse de ces ombres et de leur
évolution dans le temps permet de remonter au profil de
turbulence ainsi qu'à la vitesse du vent en fonction de
l'altitude.
Les profils de turbulence et de vitesse de vent permettent de calculer
les paramètres habituels qui caractérisent la turbulence
: seeing, temps de cohérence, angle d'isoplanétisme, taux
de scintillation, etc... le SSS est ainsi un instrument complet de
qualification de site.
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The Scidar technique (SCIntillation Detection And Ranging) was
developped in the early 70's (Vernin J., 1973, JOSA, 63, 3). The SSS,
or Single Star Scidar, is the last prototype of this kind of
instruments. One of its advantages is that it can be operated with
small telescopes (40 cm diameter), allowing it to be used everywhere,
just like the DIMM.
The SSS is a profiler, it
measures the vertical distribution of the turbulence as a function of
altitude. Turbulence is often stratified in layers which correspond to
places where the temperature and wind speed gradient are high. The SSS
replaces in-situ radiosoundings performed by balloon-borne sonds. It
can observe permanently and produce a turbulence profile every few
minutes. The balloon needs two hours to get up to 20 km and produces
only one profile before it explodes (see figure hereafter). It then
falls down to the ground, and the sond is destroyed by the impact. Last
year, my predecessor, Karim Agabi, launched about 40 balloons
throughout the winter. Thanks to these 40 profiles, we know that the
main part of the turbulence at Dome C is concentrated over the first
30-40 m above the ground. This year, the SSS will allow us to have a
better monitoring of the turbulence profile and its evolution with time.
The instrument itself is quite simple. It is composed of a lens and a
CCD camera, at the focus of a 406 mm diameter telescope. The position
of the lens and the camera are computed so that one observes a nearly
pupil image: a bright disk with a dark hole at its center (because of
the central obstruction due to the secondary mirror of the telescope).
Flying shadows caused by the turbulennce run through this image.
Analysis of these shadows (or "atmospheric speckles") allows to derive
the turbulence profile as well as the wind speed as a function of
altitude.
Turbulence and wind speed profiles are the basis to compute the
traditionnal parameters of the turbulence: seeing, coherence time,
isoplanatic angle, scintillation... the SSS is then a complete
instrument for site qualification.
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