Dans les Alpes, des travaux de haute voltige pour améliorer le plus grand radiotélescope de l'hémisphère nord
Amélie Luquain | le 07/10/2019 | Provence-Alpes-Côte d'Azur, Génie civil, Spie batignolles
Au sommet du Pic de Bure, le radiotélescope Noema doit recevoir deux antennes supplémentaires. Leur installation nécessite de prolonger les rails pour les déplacer sur près d’un 1,7 km. Des opérations qui se déroulent à 2600 m d’altitude.
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Un site d’exception
© Spie batignolles génie civil. Photographe : Christophe Demonfaucon
L’observatoire du radiotélescope Noema se situe sur le plateau de Bure dans le département des Hautes-Alpes, à 2600 m d’altitude.
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Des éléments interconnectés
© Spie batignolles génie civil. Photographe : Christophe Demonfaucon
L’observatoire comprend actuellement dix antennes mobiles de 15 m de diamètre et 125 t, placées sur des voies, ainsi qu’une halle de montage et une base vie. Chaque bâtiment est interconnecté par des passages couverts, à l’abri des intempéries.
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Halle de montage
© Spie batignolles génie civil - Photographe : Christophe Demonfaucon
Dans la halle de montage, le onzième télescope est en cours de construction tandis que le premier, construit 30 ans plus tôt, est en train d’être amélioré. Ils sont assemblés sur site, par seulement deux mécaniciens et deux techniciens de l’Iram, qui sont ainsi totalement autonomes en cas de maintenance. La construction d’une antenne dure un an.
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Terrassement des voies
© Spie batignolles génie civil. Photographe : Christophe Demonfaucon
Après des sondages de reconnaissance et l’installation du matériel de chantier, les travaux d’extension des voies par Spie batignolles Génie Civil ont pu débuter. 888 mètres linéaires de voies et 100 mètres linéaires de voies de dégagement seront créés.
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Construction des stations
© Spie batignolles génie civil. Photographe : Christophe Demonfaucon
En simultané, sont constituées les assises des stations d'observations, sur lesquelles s’arrêteront les télescopes.
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Anneaux d’ancrage
© Spie batignolles génie civil. Photographe : Christophe Demonfaucon
Chaque station est équipée d’un anneau d’ancrage, sur lequel, une fois scellé dans le béton, viennent se connecter les télescopes. Des rails le long des voies permettent de les déplacer.
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Des travaux de précision
© Spie batignolles génie civil. Photographe : Christophe Demonfaucon
Les antennes sont équipées de systèmes de réception hyper sensible, ce qui impose des travaux de précision millimétrique. Les géomètres sont alors poussés dans leurs retranchements.
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Une logistique contraignante
© Spie batignolles génie civil. Photographe : Christophe Demonfaucon
Chaque défi, que ce soit pour la construction des télescopes ou des voies, est lié aux difficiles conditions d’accès du site. Engins démontés et matériaux préfabriqués sont acheminés par blondin, avant d’être assemblés sur site.
Le plus grand radiotélescope de l’hémisphère Nord se trouve en France en haut du pic de Bure (Hautes-Alpes). Là, à 2600 m d’altitude, l'observatoire est installé sur un plateau de 150 ha. Il regroupe actuellement une base vie, une base halle de montage et dix énormes antennes mobiles placées sur des voies. Soit des colosses de 125 tonnes , surplombés d’une parabole orientable de 15 m de diamètre. Baptisé Noema, acronyme de NOrthern Extended Millimeter Array, ce radiotelescope permet d’aller regarder au-delà des nuages de gaz interstellaires pour étudier la naissance des étoiles et observer les trous noirs ultra-massifs.
Exploité par l’Institut de radioastronomie millimétrique (Iram) depuis 1983, il a régulièrement besoin d’évoluer pour rester à la pointe de la technologie. Un premier projet, qui visait à augmenter le nombre d’antennes et à décupler les capacités technologiques de celles existantes, s’est achevé en septembre 2018. Une seconde phase d’extension en cours doit permettre l’assemblage de deux nouvelles antennes (n° 11 et 12) et l’extension des rails sur près d’un kilomètre.
Extension des voies d’arrimage
Deux types de travaux différents se déroulent en parallèle. D’une part, l’Iram qui endosse les trois fonctions de maître d’ouvrage, maître d’œuvre et entreprise, construit en ce moment sa onzième antenne (voir encadré ci-dessous). D’autre part, Spie batignolles Génie Civil a pris en charge la construction de cinq stations d’observation et la prolongation des voies qui servent à déplacer les antennes. « Les différentes configurations utilisées sont complémentaires pour l'observation d'un objet cosmique. Une configuration étendue permet d'avoir une résolution maximale, alors qu'une configuration compacte permettra une sensibilité accrue pour une résolution moindre », précise Bertrand Gautier, responsable de l’observatoire pour l’Iram. L’extension des voies permettra d’obtenir une configuration étendue jusqu’à une longueur d’1,7 km.
Les travaux d’extension des voies ont débuté en mai dernier. Une fois les sondages de reconnaissance effectués, les terrassements ont été réalisés à l’explosif. « Actuellement, le chantier s’organise en deux types d’opération menées en simultanées dans deux zones distinctes », explique Bernard Sosnowski, directeur d’exploitation chez Spie batignolles. « A l’ouest, le terrassement a laissé place à l’assemblage des voies. La pose des premiers éléments préfabriqués tels que poutres, longrines et dalles autoportante, a débuté mi-août. A l’est, deux stations sont en cours de réalisation. Des opérations qui occupent une vingtaine de compagnons », poursuit-il.
Des géants à la précision millimétrique
L’enjeu des stations, sur lesquelles sont ancrées les antennes pour observer la galaxie, est d’assurer une stabilité irréprochable. « Les massifs de béton, sur lesquels reposent les stations d’ancrage des antennes occupent des emplacements de 6 m de côté. Ils doivent être fondé sur un rocher sain », poursuit le directeur d’exploitation. C’est pourquoi, pour la station nommée E148, les travaux ont consisté à creuser à la pelle mécanique pour atteindre la coiffe de la roche, à 4 m de profondeur environ. Le béton classé XF3 pour l’exposition au gel et C35/45 pour la résistance à la compression a été coulé dans des coffrages perdus. Chaque massif comprend un vide technique pour l’installation des armoires électriques des antennes, ainsi qu’un anneau d’ancrage en surface. Trois semaines de travaux ont été nécessaires pour réaliser cette station.
Par ailleurs, afin de respecter le caractère hypersensible du radiotélescope, les emplacements des stations sont déterminés avec une précision millimétrique. « Les géomètres respectent une altimétrie parfaitement plane pour les voies, tandis que le centre de chaque station doit être positionné dans un petit cube de seulement 5 mm d’arrête », précise Bernard Sosnowski.
Une logistique contraignante
Ces opérations sont contraintes par les conditions exceptionnelles du site. Etant difficile d’accès, les engins démontés et les matériaux préfabriqués y sont acheminés par téléphérique, ou plus précisément par blondin, un transporteur aérien qui peut porter des éléments allant seulement jusqu’à six tonnes ou six mètres, avant d’être assemblés sur place. D’autre part, les conditions météorologiques des Alpes, soit des vents enregistrés à 250 km/h et des chutes de neige qui peuvent atteindre les 1,50 m de haut en hiver, obligent les compagnons à mener ce chantier d’extension des voies en deux tranches de cinq mois. La phase en cours s’achèvera fin octobre pour reprendre en juin 2020, pour un coût de 4 908 270 €.
L’ensemble des opérations devraient prendre fin en 2021.
Un an pour construire une antenne
Quatre spécialistes assemblent les antennes du radiotélescope, dans la halle du montage située sur le site.
Une antenne est constituée d’une parabole concave surplombant une cabine réceptrice, elle-même installée au centre de la fourche d’acier qui tient la parabole. L’ensemble est ensuite installé sur un piédestal qui abrite toute l’électronique de l’antenne. Ce pied peut être fixé sur les anneaux d’ancrage installés dans le sol. Il est enrobé d’un élément appelé « chariot » qui, une fois l’antenne soulevée grâce à quatre vérins, permet le déplacement de l’ensemble sur les rails.
Les défis techniques de ces mastodontes hors normes résident dans leur stabilité absolue. « Or, étant donnée leur taille et leur poids, les paraboles orientables sont soumisse à des déformations. Nous utilisons une structure à base d’acier et de carbone pour garantir leur homologie formelle », explique Bertrand Gautier, responsable de l’observatoire pour l’Iram. De même, la cabine est parfaitement isolée thermiquement afin d’éviter les dilatations susceptibles de dépointer la parabole.
Une année complète est nécessaire pour construire d’une antenne, qui coûte en moyenne 5 millions d’euros.
