A Scientific Marathon through Southern France
The English coverage of the visit
by the online magazine Inspire

A lightning tour through Southern France was organized for the benefit of the laureates of the Cirta Science 7 scientific contest which enabled them to visit some of the high places of world science, some of which have made history while others may make tomorrow's history. First of all  the Observatoire de Haute Provence (OHP) near Marseille with its 2m telescope with which  was discovered precisely twenty years ago the first exoplanet by M.Mayor D.Queloz, then the CEA nuclear center, the French heart of the nuclear research at Cadarache, followed by a lengthy visit to the huge ITER site, home to the world largest nuclear fusion reactor project. Finally, the group visited  the facilities of the OCA (Observatoire de la Cote d'Azur) at Mont Gros near Nice, but especially those on the Calern plateau near Grasse. At the latter, laser shooting experiments at the Moon are taking place daily to determine the Earth-Moon distance with centimeter accuracy. In addition to that, the group toured cultural and historic sites such as the old port of Marseille, the city Avignon with  its famous bridge and its Papal city...


Details on the "Cirta Science 7" Competition
5-11 September 2015
http://siriusalgeria.net/Iter&OHP.htm

 
(See Last year's trip to the LHC Accelerator in Geneva)
Un Marathon Scientifique à Travers le Sud de la France

Une tournée fulgurante à travers le Sud de la France fut effectuée qui permit la visite de hauts lieux  de la science mondiale dont certains ont fait et d'autres feront l'histoire. Il s'agit d'abord du télescope de 2m du télescope de l'Observatoire de Haute Provence (OHP) près de Marseille avec lequel fut découvert il y a précisément vingt ans la première exoplanète par M.Mayor et D.Queloz, puis le CEA de Cadarache suivi de celle du titanesque projet ITER à Cadarache, et enfin les installations de l'OCA (Observatoire de la Cote d'Azur) au Mont Gros près de Nice mais surtout sur le plateau de Calern. A ce dernier, se déroulent notamment des expériences de tir laser sur la Lune permettant de déterminer la distance Terre-Lune avec une distance centimétrique. Tout ceci sans parler d'autres lieux culturels et historiques tels que le vieux port de Marseille,  et la ville d'Avignon son fameux pont et la Cité des Papes.
Telle fut donc la récompense des trois lauréats 2015 du Concours Scientifique Cirta Science 7. Voyons les principales étapes de ce périple unique en son genre.

 

At the OHP's two-meter telescope where the first exoplanet was discovered in 1995


1- Astronomie à Saint Michel l'Observatoire

Avant la visite principale à l'Observatoire de Haute Provence (OHP), nous fûmes reçu par le Centre d'Astronomie au village de Saint Michel l'Observatoire tout près de l'OHP pour faire de l'observation astronomique. Ce centre scientifique géré par une association d'astronomie et dédicacé à la diffusion de l'astronomie parmi le public et à sa pratique, nous accueilli généreusement et à titre gracieux, et nous élaborâmes en commun tout un programme scientifique pour le groupe. Celui ci débuta par une longue nuit d'observation au télescope de 600 mm qui permit d'observer les merveilles du ciel de Haute Provence durant une nuit parfaitement claire. Se succéda à l'oculaire du telescope, planètes, nébuleuses, amas globulaires et amas ouverts, et galaxies du ciel profond. Ce ballet céleste ne cessa que lorsque nos jeunes, grelotant de froid, implorèrent un arrêt du défilé astral. Le lendemain matin, le Soleil fut à l'honneur : Le sidérostat  fut utilisé pour admirer le Soleil et ses protubérances. Cet instrument unique en astronomie amateur projette dans l'auditorium d'un building adjacent à l'appareil, une gigantesque image détaillée et fixe du disque solaire faisant quelque deux mètres de diamètre. Deux taches solaires étaient visibles ce jour là et on pouvait suspecter les granulations de surface provenant des cellules de convection au niveau du manteau. Enfin dans un deuxième mode d'opération de l'appareil, une énorme image détaillée du spectre solaire fut projetée sur le mur écran qui fut l'occasion pour nos jeunes d'être initiés à la spectroscopie.

Entrée en Matière: Le Centre d'Astronomie à St.Michel l'Observatoire

Observing with the 600mm. Here's an outside view of the dome

Another daytime view of the 600mm telescope

At the siderostat

A huge image of the Sun projected inside the building where the protuberances clearly appear.

Inside the siderostat projection building

A group picture with the Centre d'Astronomie team.
 
2- Le Télescope de 2m de l'OHP: lieu de naissance de l'astronomie extrasolaire

Ceci fut suivit dans l'après midi par une visite mémorable au lieu historique ou fut découvert la première exoplanète en 1995 par les deux astronomes Suisses travaillant à l'OHP, Mayor et Queloz. Il s'agit du télescope de 2m, le plus grand de l'Europe continentale, et qui utilisait lors de la détection de 51-Pegasi le détecteur Sophie conçu et construit à l'OHP même.
François Huppert, le guide de votre visite passa un temps considérable à nous expliquer le mode de fonctionnement du télescope et les techniques d'observation des exoplanetes.

L'Observatoire de Haute Provence (OHP)

OHP lost in a downy oak forest

Reaching the observatory..


Virtual telescope manipulation...

Notre guide François Huppert à l'oeuvre

The place where history was made twenty years ago. The discovery of the first exoplanete. Here's a commemorative plaque.

The "Champs Elysée" avenue till the 1.93m main dome in the middle of an oak forest.

3- Le Nucléaire à l'honneur: CEA-Cadarache et ITER

Le site de Cadarache fut l'objet double programme scientifique pour notre groupe: le CEA de Cadarache, vaste complexe scientifico-militaire, un des  fleuron de la recherche nucléaire française, et le réacteur de fission ITER adjacent au CEA.
Le CEA Cadarache s'étend sur quelque 1400 ha et du à la sensitivité des recherches menée est classé zone militaire et est entouré d'une triple clôture de fils barbelé électrifié truffé de systèmes d'alarme. Il est clair que l'entrée était strictement contrôlé et qu'l fallait montrer patte blanche pour y accéder, procédures rigoureuses effectuées avec les autorités du site plusieurs mois à l'avance. Ceci nous permis de visiter un certain nombre d'installations scientifiques et technologiques avancées: réacteur nucléaire de dernière génération, unité de production d'énergie solaire à grande échelle, et qui se conclua par la visite de Tore Supra, ce réacteur nucléaire de fusion qui est une sorte de mini-ITER de démonstration et qui détient le record de la plus longue fusion nucléaire contrôlée (6mn 30s). Il peut produire quelque 10 à 20 MW par m2, à comparer avec le flux d'environ 70 MW par m2 à la surface du Soleil pour une température de 6.000 K.
Pour des raisons de sécurité, nous ne pûmes nous restaurer au grand cafétéria du CEA pour éviter tout contact avec les chercheurs et personnel, mais nous prîmes notre déjeuner en revanche dans une annexe spéciale utilisée par les VIP et le staff directorial!


CEA at Cadarache: "patte blanche" at every corner



The CEA -Cadarache (Commissariat à l'Energie Atomique) busy entrance in early morning with its thousands of employees and researchers. The site is supersecurized and is classified as military zone.

The Tore Supra : the largest Tokamak with superconducting magnets in the World today.

Tore Supra holds the record breaking duration for a quasi-stationary plasma since 2003 (6mn and 30s).

Inside the Tore Supra building, in front of one of its main constitutive tore element.

ITER: Le Chantier à 20 milliards de dollars
L'après midi fut consacrée à la visite du site gigantesque d'ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), ce projet international ayant l'ambition de produire de l'énergie abondante et propre quasiment gratuite sans générer de déchets radioactifs et ce grâce à la fusion nucléaire. Il représente donc une alternative très avantageuse à la fission nucléaire traditionelle. Ce réacteur pesant plus de 5000t - en fait un Tokamak - est en construction, et sa réception définitive est programmée à l'horizon 2027. Là aussi les mesures de sécurité étaient drastiques quoique plus cool qu'au CEA et il nous était autorisé de photographier.
Le casque de chantier vissé à la tête, nous parcourûmes le gigantesque site et nous nous arrêtâmes au lieu même ou sera implanté le Tokamak. Les piliers supporteront le réacteur durant la construction qui sera ensuite abaissé dans la gigantesque fosse à droite. Si tout se passe comme prévu, vers 2020 jaillira de ses entrailles une énergie produite par la fusion du deutérium et du tritium vaporisé circulant dans l'enceinte et porté à une température de quelque 150 millions de degrés. De puissants aimants supraconducteurs permettent de maintenir ce gaz loin des parois. La production d'énergie devrait être 10 fois celle utilisée pour produire et maintenir le gaz à l'état de plasma. Nous aurons alors recréé un Soleil miniature et l'après pétrole aura commencé; gare aux pays qui n'auront pas accomplis leur mue économique et technologique.

En fait, le projet ITER (En Latin la voie) lui même est un formidable défit technologique et le retard accumulé de quelque 11 ans ainsi que les surcouts déjà donnent une indication des difficultés rencontrées. Mettre le Soleil en bouteille n'est pas une mince affaire.
ITER at Cadarache: where the Sun's energy will be harnessed

Getting expert explanations from Sylvie André-Mitsialis from ITER-France (AIF).

Huge cranes are dominating the landscape.

The pit where the Tokamak will be lowered down once completed.


Few dozen meters from the pit where the Tokamak will become few years from now like a mini-Sun.



A vivid representation of what will be going on inside the Tokamak
 
4- Le Plateau de Calern : La Lune à portée de laser

La visite au site astronomique exceptionnel du plateau de Calern près de Grasse et dépendant de l'Observatoire de la Cote d'Azur  (OCA) basé à Nice fut-elle aussi minutieusement planifiée. Nous avions choisi en effet quoi visiter de la pléthore d'instruments astronomiques présents sur le site, malgré que certainement la télémétrie Laser-Lune était de prime intérêt. De cet observatoire s'étendant sur 350 ha du plateau calcaire de Calern, à une altitude d’environ 1300 m, sont menées depuis les années 1970 des activités d’observation, de recherche et de développement instrumental. 
Nous commençâmes avec le télescope automatique Tarot dédié au suivi optique des GRB détectés par des satellites d'alerte (Réseau GCN). Pour rappel, les GRB sont les explosions les plus puissantes de l'Univers, bien plus puissantes que les explosions de Supernovae, et elles sont principalement détectées dans le domaine des ondes Gamma. Ce télescope a un modeste diamètre de 40cm, mais son aspect trapu indique qu'il cache autre chose. En effet, toute l'action se situe au niveau de sa remarquable monture qui lui permet de s'orienter en quelques secondes vers la cible GRB pour d'obtenir sa courbe de lumière.

 
Calern: An Arid Plateau...

An arid plateau full of telescopes of all calibers... We were lucky to have as our guide Grégoire Martinot-Lagarde, an astronomer working at the laser telemetry station who was much sollicitated by members of our group.

The first stop was at the Tarot robotic telescope.

The 40cm Tarot telescope, GRB optical signature hunter..
 
Le Télescope de Schmidt de 1,52m

Puis nous visitâmes l'imposant  télescope de Schmidt de 1,52 m de diamètre  permettant l’imagerie grand champ de petits objets et situé à l'extrémité du plateau, à son dôme blanc visible de toute la vallée. C'est le plus grand télescope Schmidt d'Europe, et il a permis la découverte de nombreuses supernovae, plusieurs comètes et astéroïdes, et en particulier le célèbre géocroiseur Toutatis. Ce télescope permet de faire des photographies en utilisant une chambre de Schmidt pour s’affranchir de la courbure de champ des télescopes classiques. Le télescope Schmidt  dédié à la photographie permet en effet  de s'affranchir des aberrations géométriques qui apparaissent dès que l’on s'éloigne de l'axe optique. On utilise notamment au foyer une plaque photo courbe ce qui permet d'obtenir des images ponctuelles d' étoiles sur un grand champ.
L'Astronomie Solaire: "Ground Piccard"
Sur notre chemin vers le site de télémétrie laser qui était notre dernier objectif, nous fîmes une pause à la partie sol de la mission spatiale Piccard. Il y avait notamment les deux instruments SODISM2 et le Moniteur de Turbulence Franco-Algérien MISOLFA dédiés à l’astrométrie et la métrologie solaires. SODISM2 à un sosie en orbite, et les deux instruments  permettent de suivre de manière détaillée la variation temporelle du diamètre solaire ainsi que l'effet de la turbulence atmosphérique. Ceci à des applications en cosmologie, en héliosismologie et dans les études atmosphériques.

 
The Schmidt Mastodon and "Ground Piccard"

Getting closer

The dome of the 1.52m Schmidt telescope looming far away.


A close look at the mastodon. Another picture from the side.

The valley below

The SODISM2 and MISOLFA telescopes dedicated to solar studies deployed for us despite a cloudy afternoon.

The SODISM2 telescope, a full scale copy of the similar telescope in orbit.

L’interférométrie optique avec le GI2T
On ne pouvait visiter le plateau de Calern sans s'arrêter au GI2T (Grand Interféromètre à 2 Télescopes), la fameuse paire de deux télescopes boules sur rail, pionnière dans l'interférométrie optique conçue par le génial astronome Antoine Labeyrie et qui fonctionna de 1974 à 2004. Certains touristes viennent au Plateau juste pour l'admirer: deux télescopes en forme de jarre de 1,52m de diamètre pour les mirroirs et dont la structure est en béton. (Une partie annexe consiste en une œuvre surréaliste réalisée par l’habitologue Antti Lovag). Ces deux mastodontes  reliées entre elles par un tunnel et dont la distance qui peut varier de 12 à 65 mètres, est  déterminée au micromètre près. Equivalent à un télescope de dizaines de mètres de diamètre, ce système permet d'obtenir des détails inaccessibles avec des télescopes classiques. On détermine ainsi  le diamètre de l’étoile, et grâce à l’effet Doppler, la distribution et les mouvements de la matière dans son voisinage et donc l'étude d'étoiles variables.

The Optical Interferometer GI2T

One of the strangest architectural structure ever seen was waiting for us.Was that coming from outer space?

Come on, let's get in !

A huge concrete jar as a telescope

Then two of them... working in interferometry

Inside the central corridor linking the two telescopes

The principle of optical interferometry

The experimental set up where the two beams mix after having one of them gone through a delay line.


Group portrait with Grégoire.

Télémétrie laser
La station de tirs laser sur la Lune eu droit à notre dernière visite à Calern. La télémétrie laser consiste à travers un télescope à tirer sur la Lune à l'aide de courtes impulsions d'un laser très puissant et de détecter le moment d'arrivée des quelques photons de retour, mesurant ainsi très précisément la distance Terre-Lune. Il s'agit de viser sur un des rétroreflecteurs déposés par une des missions Apollo ou par une mission soviétique et cela implique une bonne précision de tir vu que le faisceau laser, meme si extrêmement fin au départ, à un diamètre au niveau de la Lune de quelque un à deux kilomètres! L'expérience française a permis de retrouver la position précise sur la Lune du  véhicule spatial soviétique Lunokhod-1 qui y fut déposé en1970 par le vaisseau spatial Luna 17, une fois sa position approximative connue. Ainsi de nombreux tirs sur la Lune sont effectués plusieurs fois par jour.

Shooting at the Moon

Taking a group portrait in front of the dome of the 1.5m Moon shooting telescope.

Some explanations at the workshop from Grégoire Martinot-Lagarde,in charge of the laser unit.
The control room

The table where the laser line is sent to the telescope. More details here.

A special laser shoot for us: Getting ready to catch the laser impulses.

The cross section of the various laser firings during previous experimental shoots. Too narrow, it burns the optics. Too wide, it scatters too much.
The laser beam then goes out as a 1.5m wide huge very slightly diverging pencil of light.

The box where the laser beam emerges from the production line to then go through the telescope. See its path through the optics here.

The beam out

The Apollo 11 reflector at left, the Lunokhod-1's at right, and the various reflectors locations on the Moon in the middle

Putting oneself in the shoes of the light beam...


5- L'Observatoire du Mont Gros à Nice: patrimoine et histoire

Le dernier segment scientifique de cette tournée du groupe était l'observatoire historique de Nice sur le Mont Gros dominant la ville et faisant face à la mer. Notre tournée commença par un TP réaliste d'astronomie pratique ou utilisant le logiciel AstroJ, le groupe détermina la période de rotation d'un astéroïde dont on avait réalisé auparavent de nombreux clichés rapprochés avec une caméra CCD, et puis reproduit la courbe de lumière. En 45mn, le tour était joué et chacun des trois groupes de notre équipe sous la supervision étroite d' Olga Suarez, astronome à l'OCA, avait obtenu la période.  
Nous visitâmes en succession, la gigantesque lunette équatoriale de 76cm dans son monumental dôme. Puis le télescope de 1m50 dédié à l'étude des étoiles doubles, enfin le coudé  historique avec lequel nous clôturâmes cette visite.


Finding the rotation period and the shape of an asteroid from its light curve with Olga

Mont Gros Refractor 76cm Nice Sirius
The main dome on the Mount Gros encloses a 76cm refractor, the largest in Europe. Here is an aerial view.

Visiting the Coudé telescope with Frédéric Thevenin our guide.

... and the 76cm refractor from inside

On our way back to Marseille from Nice.


Il fallait encore revenir sur Marseille et passer par des paysages divers d'une Cote d'Azur géologiquement très riche...

Des souvenirs durables resteront ancrés chez ces jeunes qui ont vécus cette aventure scientifique  et culturelle unique.

6- Déambulations à Avignon et au Vieux Port de Marseille


The famous "pont d'Avignon" crossing the Rhone.

A bridge with a history.

Showing off the flag.

The "Palais des Papes" where six Popes (And Anti-Popes) lived in the Middle Ages before the Papacy went back to Rome

Le "Vieux Port" at Marseille at sunset.

Glorious sunset

The Marseille harbour from the air before landing at Marignane airport. Le Vieux Port is at its left.

More Pictures Soon