Calculateur temps réel, Téléscopes extrêmement grands

L'arrivée de la nouvelle génération de télescopes au sol, dénommés les télescopes extrêmement grands (ELT en anglais), marque l'avènement d'une ère de développement d'instruments capables d'exploiter la lumière collectée par des miroirs primaires de taille sans précédent. La communauté astronomique se trouve confrontée à des défis de taille ainsi qu'à des opportunités uniques. Ces défis surviennent avec la différence de complexité des instruments actuels et celle des instruments à venir, évoluant avec le carré du diamètre des télescopes. Les astronomes doivent donc concevoir des technologies permettant d'exploiter pleinement les capacités de ses futurs ELT, et notamment de compenser les effets de la turbulence atmosphérique en temps réel. Ce problème représente une opportunité dans la mesure où la communauté astronomique doit repenser des composants essentiels des systèmes optiques, ainsi que l'écosystème matériel/logiciel traditionnel afin d'assurer une performance optique élevée et un temps de calcul quasi-réel. Pour permettre d'utiliser ces instruments à leur plein potentiel, nous utilisons l'optique adaptative, qui recourt à la tomographie de la turbulence atmosphérique. Le module de supervision est un composant essentiel de ces systèmes calculant le reconstructeur tomographique du système, régulièrement, afin de tenir compte de l'évolution de la turbulence atmosphérique au cours de l'observation. Dans cette thèse, nous implémentons un module de supervision optimisé et évaluons ses performances dans des configurations correspondant au future ELT Européen, le plus grand télescope conçu aujourd'hui avec un diamètre de 40 m. Les calculs nécessaires font intervenir de grandes matrices (i.e., jusqu'à 100k x 100k), obtenues à partir des mesures de plusieurs analyseurs de surface d'onde. Afin de faire face à la complexité du problème, nous recourons à des logiciels de calcul haute performance, utilisant des algorithmes de calculs asynchrones, à granularité fine, ainsi que des techniques d'approximation exploitant la structure particulière des matrices. De plus, nous utilisons matériel et logiciel en conjonction afin d'assurer un temps de réponse acceptable pour suivre l'évolution de la structure de la turbulence atmosphérique. Nous démontrons la validité du module de supervision, à l'aide d'un outil de simulation tiers, à l'échelle des ELT, ouvrant la voie au premier prototype installé sur site.