Vincent Robert

Enseignant-Chercheur IPSA, Chercheur associé IMCCE/OBSPM sous convention inter-établissements, équipe PEGASE.

Instrument NAROO
Instrument NAROO, crédits V. Robert.

Actuellement Enseignant-Chercheur à l'Institut Polytechniques des Sciences Avancées IPSA depuis 2011, et Chercheur associé à l'Institut de Mécanique Céleste et de Calcul des Éphémérides IMCCE de l'observatoire de Paris OBSPM sous convention inter-établissements.

Recherches qui portent sur l'astrométrie de haute précision pour l'amélioration de la dynamique des systèmes, avec spécialisation sur la numérisation sub-micrométrique de plaques astro-photographiques : Satellites naturels, Planètes, Petits corps, Étoiles. Chef de projet et responsable scientifique du programme New Astrometric Reduction for Old Observations NAROO.

Responsable de l'option Espace, Lanceurs et Satellites ELS de l'IPSA. Enseignements en Mécanique Spatiale, Astrométrie, Astronomie fondamentale, Conception des satellites. Tuteur de l'association étudiante IPSA'ONE. Membre élu au Conseil d'Administration (2013-2021). Membre élu au Comité de Surveillance.

Membre de la Société Française d’Astronomie et Astrophysique SF2A, de la Société Européenne d’Astronomie EAS, de la Société Américaine d’Astronomie AAS aux divisions Planétaire et Dynamique, de l’Union Astronomique Internationale IAU aux divisions A, B, C, F et G. Membre des groupes de travail interdisciplinaires Encelade et Encelade 2.0. Membre observateur du programme GAIA-FUN-SSO.

 

Recherche

2006-2011 : Jupiter USNO

Thèse de l'observatoire de Paris au titre "Astrométrie des satellites naturels: analyse d'observations anciennes pour l'amélioration des paramètres dynamiques des systèmes planétaires".

Travail dans le cadre d'une collaboration tri-partite entre l'IMCCE, l'observatoire naval de Washington D.C. USNO, et l'observatoire Royal de Belgique ORB. Étalonnage de l'instrument DAMIAN depuis des données scientifiques. Analyse de près de 520 plaques astro-photographiques résultant en 1300 observations individuelles des satellites galiléens Io, Europe, Ganymède et Callisto, sur un intervalle 1967-1998. Développement d'une méthode d'analyse complète depuis la numérisation jusqu'à la production de résultats de positionnement, avec correction des phénomènes instrumentaux pour conserver la précision des 70 nm en sortie de chaîne. Développement d'une méthode de réduction astrométrique adaptée au faible nombre de références stellaires, avec correction des phénomènes physiques pour conserver la précision du milli-arcseconde.

Démonstration du potentiel scientifique des anciennes plaques astro-photographiques : amélioration en justesse et précision de modèles dynamiques, détection de phénomènes gravitationnels faibles. Production de positions équatoriales en ascension droite et déclinaison pour la première fois depuis de tels supports, plus précises que des programmes plus récents d'observation CCD sol.

2011-2013 : FP7 ESPaCE

(O-C) en ascension droite et déclinaison de Mars, Phobos et Deimos.
USNO Mars (Robert et al. 2015).
Expert en astrométrie sol : analyse d’observations sur plaques astro-photographiques des systèmes planétaires de Mars, Jupiter et Saturne, dans le cadre du contrat européen FP7 ESPaCE agrément n°263466. Ce programme avait pour but le renforcement de collaborations et le développement de nouvelles connaissances, technologies et produits pour la communauté scientifique dans les domaines des éphémérides et systèmes de référence pour satellites naturels et sondes spatiales. Production de nouvelles positions astrométriques de haute précision des planètes et satellites afin de procéder à un ajustement des plus récents modèles de mouvement.

Pour la série complète des observations USNO de Mars sur la période 1967-1998 : 506 plaques résultant en 2200 observations individuelles. Production de données de positionnement d’une précision de 60 mas (18 km) en coordonnées équatoriales, alors que la précision n’était que de 100 mas à l’époque et relativement à la planète uniquement. Ces résultats sont parmi les meilleurs obtenus depuis des observations sol (Robert et al., 2014, 2015). Il s’agit là d’un résultat capital car la précision de mesure est analogue, en termes de grandeur, à celle des sondes spatiales de l’époque soit Mariner 9 et Viking 1, 2. Démonstration que les informations de positionnement issues des anciennes plaques photographiques suffisent à elles seules, si tant est que la période d’observation est "large", à ajuster précisément un modèle dynamique, et remonter à des interprétations physiques intéressantes telles le facteur de dissipation par effet de marées.

Déclin en précision des observations USNO de Saturne.
USNO Saturne (Robert et al. 2016).
Pour la série complète des observations USNO de Saturne sur la période 1968-1997 : 522 plaques résultant en 1350 observations individuelles. Production de données de positionnement d’une précision de 100 mas (700 km) en coordonnées équatoriales, alors que la précision n’était que de 100 mas à l’époque et relativement à la planète uniquement. Ces résultats sont parmi les meilleurs obtenus depuis des observations sol (Robert et al., 2016). Par comparaison entre cette étude et celle réalisée par Dan Pascu en 1994, démonstration de l'intéret d'une nouvelle analyse de plaques photographiques anciennes, car le déclin en précision des positions calculées a été très nettement amélioré. La méthode utilisée compare les données de positionnement selon une répartition magnitude satellite-Titan en fonction des résidus intersatellites par rapport à Titan, en tant qu'indicateur de déclin en précision du système de satellites principaux. Démonstration que les informations de positionnement issues des anciennes plaques photographiques peuvent être utilisées pour améliorer la justesse et la précision des modèles dynamiques (Lainey et al. 2017).

2013-auj. : Veille observationnelle et mission JUICE

Uranus et Neptune ne sont pas (actuellement) des cibles en soi pour des missions spatiales. Cela étant, j’observe en continu ces objets et systèmes satellitaires principalement à l’Observatoire de Haute Provence OHP avec le T120, et au Pic-du-Midi. Le principe étant de maintenir une veille observationnelle pour continuer d’améliorer les modèles dynamiques correspondants, et en prévision de futures missions spatiales à une échéance 10/20 ans.

Réponse a été faite avec V. Lainey à un appel à projet lié à la mission spatiale Jupiter Icy Moons Explorer JUICE de l’ESA, qui doit être lancée en 2022. Ce sont nos modèles dynamiques des satellites galiléens qui seront utilisés pour la navigation de la sonde dans l’environnement de Jupiter. Aussi, j’observe en continu ces objets principalement à l’OHP avec le T120 et IRIS en remote pour alimenter les ajustements dynamiques en observations récentes et améliorer les modèles.

2013-auj. : GAIA-FUN-SSO

Ce programme est partie intégrante de la tâche DU459 du consortium Gaia Data Processing DPAC. L’objectif étant de coordonner des observations sol en fonction d’alertes traitées par le satellite Gaia. En d’autres termes, si le télescope détecte un objet "inconnu" dans son champ pendant sa mission, ou encore un objet "critique" nécessitant une attention particulière (géocroiseur, TNO...), l’information est traitée par le data processing system pour être diffusée en observatoires. Des observations sol additionnelles sont ainsi nécessaires pour confirmer la détection de nouveaux objets et faciliter leur identification par le satellite. Aussi, je suis l’observateur de la première confirmation Gaia en 2016 (voir le communiqué ESA du 24 janvier 2017), et observateur de plusieurs autres "nouveaux" objets principalement identifiés comme géocroiseurs.

2013-auj. : Le projet NAROO

Première lumière NAROO, avril 2019.
Première lumière NAROO, avril 2019.
Chef de projet et responsable scientifique pour ce projet initié fin 2013 par une réponse positive, notamment, à un appel d’offre du DIM-ACAV : le projet NAROO (New Astrometric Reduction of Old Observations), maintenant devenu "Programme" NAROO, avec une ouverture officielle à la mi-2020. Il aura ainsi fallu près de 6 ans pour réunir les fonds nécessaires, convaincre les partenaires scientifiques et institutionnels, monter les dossiers d’aménagement et dossiers techniques, pour une installation et mise en service nominal.

La métrologie de haute précision et sur le long terme des corps du Système Solaire permet d’en améliorer la modélisation dynamique, d’en caractériser certaines propriétés physiques, et de proposer et valider des scénarios d’évolution. Dans ce cadre, les observations réalisées sur plaques photographiques anciennes contiennent des informations scientifiques originales et essentielles que les techniques et moyens logiciels actuels sont désormais capables d’exploiter pleinement. Notre programme consiste à sélectionner, analyser et exploiter de telles observations pour lesquelles une première ou nouvelle réduction apporterait des informations supplémentaires précieuses et même essentielles pour la compréhension et la modélisation de l’évolution de certains systèmes : planètes, satellites naturels et astéroïdes en particulier. Nous utilisons les plus récents moyens technologiques (numérisation sub-micrométrique avec l'instrument NAROO de l'observatoire de Paris) et scientifiques (méthodes d’analyse et catalogues Gaia), pour atteindre la précision moyenne de positionnement des corps inférieure à 15 mas (15 milli-arcsecondes), là où la meilleure précision actuelle varie encore entre 50 et 200 mas.

Le programme NAROO

Contexte

Centre d'une plaque USNO de Jupiter.
Plaque photographique de Jupiter.
Plusieurs centaines de milliers de plaques photographiques ont été réalisées entre 1890 et 1998 dans les observatoires français et étrangers, avant que leur production ne s’arrête pour être progressivement remplacées par les CCD. C’est un réservoir observationnel immense, d’autant que seule une infime partie a été analysée avec les moyens de l’époque, et les résultats publiés et utilisés pour la validation de modèles dynamiques ou physiques. Certains de ces résultats sont encore utilisés aujourd’hui : ce sont les données observationnelles évolutives pour lesquelles le paramètre "temps" est essentiel pour décrire l’évolution des systèmes. Il est ici proposé "d’observer dans le passé" en considérant des observations réalisées sur plus d’un siècle depuis la fin du XIXème, jusqu’à la fin des années 1990. L’élargissement de l’échantillonnage permettra d’améliorer la modélisation physique et dynamique des corps considérés (Desmars et al. 2009, Lainey et al. 2017), mais aussi de proposer et/ou valider des scénarios d’évolution (Charnoz et al. 2011, Lainey et al. 2012, 2020). En termes de faisabilité, précisons qu’il a été démontré l’importante résistance au temps des supports photographiques (Boboli 1977, Hendriks 1983, Kodak 1989). Il est certes préconisé des conditions d’archivage "idéales", mais les émulsions et supports peuvent rester intacts et donc exploitables tant qu’ils ne subissent pas de rapides variations de température, ou des conditions d’humidité extrêmes.

Objectifs

Le programme NAROO consiste à sélectionner, analyser et exploiter les plaques photographiques anciennes (1890-1998) principalement pour lesquelles une première ou nouvelle réduction apporterait des informations supplémentaires précieuses et même essentielles pour la compréhension et la modélisation de l’évolution de certains systèmes : satellites naturels, astéroïdes et comètes en particulier. Les premiers travaux utilisant les catalogues de référence UCAC et les dernières avancées technologiques ont montré tout l’intérêt du projet (Robert 2011, Robert et al. 2011, 2014, 2015, 2016). Cependant, la justification principale se trouve dans l’arrivée et la mise à disposition des catalogues Gaia et de leur précision astrométrique en position et mouvements propres des étoiles de référence (1 mas sur un siècle). Alors que les catalogues précédents ne permettaient pas de remonter le temps au-delà des années 60 au vu de leur précision de positionnement justement, les dernières releases Gaia permettent, elles, de résoudre enfin ce problème. L’ensemble des observations anciennes peuvent être analysées avec une précision inégalée, rendant obsolètes toutes les données publiées lors de leur réalisation et jusqu’aujourd’hui. Une liste non exhaustive des possibilités afférentes est : production de nouvelles positions astrométriques des planètes et satellites pour l’amélioration d’éphémérides, pré-découverte et production de nouvelles positions astrométriques d’astéroïdes, TNO et NEO, pré-découverte et production de nouvelles positions astrométriques de comètes, analyse d’étoiles variables type Be... Les champs d’action sont nombreux, importants et justifient les besoins techniques du projet.

Installations

Les plaques astronomiques et la qualité des résultats recherchés requièrent une machine à numériser d’une précision particulière du fait des détails et de l’importance des positions relatives des objets mesurés (Robert 2011, Robert et al. 2011). Le programme repose sur l’installation à l’observatoire de Paris d’un tel instrument propre qui a été construit en France par la société Newport-Microcontrol. La machine est composée d’une base granite de 1,5 tonne, sur laquelle repose une table XY sur coussin d’air de 3 µm. Les porte-plaques peuvent supporter des plaques de 350 mm de côté maximum, permettant la mesure de tous les formats existants. La position de la table XY est déterminée par des encodeurs Heidenhein. La stabilité et la répétitivité sont de l’ordre de 10 nm. L’instrument est placé dans une enceinte thermique qui vérifie les préconisations du constructeur, soit une température stabilisée à 20°C ±0.1°C, salle en surpression, et une régulation en humidité à 50% ±10% RH, pour pallier les déformations structurelles de la table XY notamment. L’ensemble XY est complété sur axe Z par un système optique composé d’une caméra Andor Neo SCMOS avec objectif télécentrique 1:1 et un système d’illumination, tous deux spécialement dimensionnés par le Pôle Instrumental de l’observatoire de Paris.

Les activités 2017/2019 relatives au "projet" ont été essentiellement concentrées sur les opérations d’aménagement des installations à Meudon, lancement des travaux, exécution et intégrations instruments, derniers engagements financiers des partenaires et travaux préliminaires, phases de marchés et passations, implantation salle machine et mise en place de l’instrument sous caisson, travaux généraux, prospective finale auprès des partenaires scientifiques, création d’un espace Web PSL, processus organisationnels NAROO (démarche Qualité), intégration des composants techniques avec automate API et optiques (illumination, caméra), calibration mécanique, calibration optique.

Au 1er octobre 2019, début de la phase finale de calibration, i.e. celle visant à l’automatisation des processus de numérisation et de recomposition d’image mosaïque FITS. D’ailleurs le "projet" est devenu "programme" en avril 2019, avec la "première lumière" NAROO.

À la mi-2020, le centre est pleinement opérationnel. Les premiers lots de numérisations sont réalisés sur des programmes internes. La publication du premier appel à projet pour attribution de temps machine à la communauté est reportée sine die.

Le 15 mai 2021, le premier appel projet pour demande de temps 2021B est publié !

En complément

Encadrement

  • 2021 : Stage M1 IPSA de M. Adrien MENNESSIER sur la création d'une base de données des observations de Laugier et Milet, OCA.
  • 2020-2023 : Thèse de Melle Anne-Charlotte PERLBARG, IPSA / Observatoire de Paris / École Doctorale 127 au titre "NAROO-AST".
  • 2020 : Stage M2 IPSA de Melle Anne-Charlotte PERLBARG au titre "NAROO-AST" pour la recherche d'observations pré-découvertes et probabilité d'impacts d’astéroïdes géocroiseurs.
  • 2020 : Stage M1 IPSA de Melle Magdalena CALKA sur l’Automatisation de process NAROO-Python.
  • 2019 : Membre du Comité de thèse de M. Julien FRANCK.
  • 2019 : Stage M2 IPSA de Melle Marine LE MOIGNE au titre "NAROO-AST" pour la prédiction d’impacts d’astéroïdes géocroiseurs depuis des données anciennes.
  • 2018 : Stages M1 IPSA de Melle Camille DAL COL et M. Clément CHANTEBEL sur l’Automatisation de l’instrument NAROO.
  • 2014-2017 : Thèse de Melle Éléonore SAQUET, IPSA / Observatoire de Paris / École Doctorale 127 sur la campagne des Phénomènes Mutuels 2015.
  • 2014 : Stage M2 IPSA / M2 UFE OBSPM de Melle Éléonore SAQUET au titre de "Rapprochements Intersatellites".
  • 2010 : Stage M2 UFE OBSPM de Melle Chloé YAO sur la Réduction Astrométrique.

Contact

Vincent Robert

Vincent ROBERT
IMCCE, Observatoire de Paris, Installations NAROO, Bât. 14
5 place Jules Janssen
92190 Meudon, France
Tél. : +33 1 45 07 71 24
Mail : vincent.robert@obspm.fr

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Vincent ROBERT
IMCCE, Observatoire de Paris, équipe PEGASE, Bât. A
77 avenue Denfert-Rochereau
75014 Paris, France
Tél. : +33 1 40 51 22 63
Mail : vincent.robert@obspm.fr

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Vincent ROBERT
IPSA, DR2I
63 bis boulevard de Brandebourg
94200, Ivry-sur-Seine, France
Tél. : +33 6 72 83 20 54
Mail : vincent.robert@ipsa.fr

Voir aussi

Liens externes