Brevet FR2862389A1 — publié le 20050520

LENTILLE DE TELESCOPE SPATIAL DOMAINE GENERAL DE L'INVENTION L'invention concerne le domaine technique général des lentilles de 5 satellites d'observation. Plus particulièrement, elle concerne le domaine technique des lentilles de satellites d'observation comprises dans un télescope. ETAT DE LA TECHNIQUE Un télescope spatial d'observation comporte au moins deux éléments. Le premier élément est une lentille ou un miroir permettant de recevoir, ou de diriger de façon voulue, les rayons lumineux issus d'un objet ou d'une cible à observer (sur la terre ou dans l'espace). Le deuxième élément est un récepteur qui reçoit les rayons lumineux issus de ce miroir ou de cette lentille, afin de les traiter ou de les retransmettre 15 vers la terre pour un traitement ultérieur. Les télescopes d'observation qui n'observent pas que les étoiles peuvent comporter un troisième élément. Cet élément est un émetteur de rayons lumineux permettant d'éclairer la cible à observer. Cet éclairage de la cible est effectué lorsque celle-ci n'est pas directement observable par le système de lentille ou miroir et le récepteur. Pour un certain nombre d'observations, le premier élément est avantageusement une lentille de Fresnel. Une telle lentille, bien que peu épaisse, est capable de focaliser la lumière. A cet effet, elle comporte une membrane dont la surface est 25 alternativement transparente et opaque. Plus précisément, si l'on souhaite focaliser une onde plane monochromatique de longueur d'onde ? (c'est le cas notamment avec un faisceau lumineux issu d'un laser) sur un foyer situé à une distance f derrière la membrane, on ne doit laisser passer à travers la lentille que les rayons lumineux susceptibles de s'additionner en phase au foyer. Ainsi les parties transparentes laissent passer les rayons qui vont s'additionner en phase au foyer. Les parties sombres les arrêtent. On note que la membrane a un rayon R et est placée 5 perpendiculairement à la direction de l'onde plane incidente. Si p est le rayon courant (0 Pour les valeurs de p comprises entre les séries p(k) et p2(k), la membrane est plus ou moins transparente. Plusieurs lois de transparence sont possibles pour ces valeurs de p, selon la forme de la fonction souhaitée au foyer. Par exemple, on peut décider que pour un p donné, on calcule K tel que: K7,= jf 2+p2 et si frac (k) est la partie fractionnaire de k, on décide que la transmission T de la lumière, T étant comprise entre 0 et 1, vaudra: T = 0,5 x (1+ cos(2ir x frac (K))) La transmission T vaut ainsi 1 si K est un entier. D'autres lois de transmissions sont possibles, la seule condition étant qu'elles respectent les zones opaques et transparentes en fonction de p. La loi quadratique décrite pour les valeurs de la transparence correspondrait, en optique catadioptrique, à des miroirs paraboliques. L'émulation par une lentille de Fresnel pour d'autres formes de miroirs peut se 10 traduire par des lois différentes. On peut souhaiter pour des observations spatiales pour lesquelles la lentille et le récepteur sont en orbite dans l'espace obtenir des lentilles de Fresnel de grandes dimensions. Il faut cependant que la lentille, qui est destinée à être mise en orbite, puisse être placée dans une navette spatiale. Le document US 6,219,185 décrit une lentille de Fresnel de très grandes dimensions pouvant être mise sur orbite. Elle comporte par exemple un disque de matière souple comportant des zones translucides et opaques pour focaliser une lumière sur un récepteur en orbite, le disque pouvant être plié pour le voyage et ensuite déployé une fois dans l'espace. La lentille obtenue n'apporte cependant pas toute satisfaction. Notamment, les régions opaques et translucides sont fixes sur le disque de la lentille. Par conséquent, pour une observation sur plusieurs domaines spectraux de longueurs d'onde différentes, la distance focale change à chaque fois, et il faut déplacer le récepteur. Pour pallier cet inconvénient, la lentille proposée dans le document US 6 219 185 comporte plusieurs disques superposés les uns sur les autres, chaque disque travaillant pour une longueur d'onde donnée. Cependant, cette lentille comporte l'inconvénient qu'elle devient très épaisse, ce qui engendre des problèmes de transport et de fabrication. PRESENTATION DE L'INVENTION. Un but de l'invention est donc d'obtenir une lentille de Fresnel de très grandes dimensions, facile à assembler et pouvant travailler pour plusieurs longueurs d'ondes différentes, sans déplacement du récepteur des faisceaux 5 lumineux. Un autre but de l'invention est de pouvoir focaliser des rayons lumineux hors axe. A cet effet, l'invention propose une lentille de Fresnel comportant un disque lequel sont matérialisées des alternances de zones opaques et translucides pour la focalisation d'un rayon lumineux, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens aptes à modifier les alternances de zones opaques et de zones translucides. L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque combinaison techniquement 15 possible: - les moyens de modifications comportent des cristaux liquides disposés dans l'épaisseur du disque de la lentille, l'orientation des cristaux étant réglable par des électrodes disposées en surface de la lentille; - les électrodes sont translucides; - les électrodes sont imprimées sur la surface du disque; - elle est divisée en pixels de cristaux liquides pour former les zones opaques et translucides; - les pixels ont une dimension de l'ordre de 0.1 mm à 1 cm; - le disque est en matière plastique souple et translucide; - elle comporte des moyens aptes à maintenir la lentille déployée; - elle comporte des moyens formant émetteur de signal lumineux solidaires de la lentille; - les moyens émetteurs sont situés au centre géométrique de la lentille. PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels: La figure 1 représente un mode de réalisation possible d'une lentille de Fresnel selon l'invention; - La figure 2 représente schématiquement un ensemble d'observation spatiale comportant une lentille, un émetteur et un récepteur, par exemple en orbite autour de la Terre; La figure 3 représente schématiquement une lentille de Fresnel selon l'invention, maintenue en position déployée par l'effet d'une rotation; La figure 4 représente schématiquement une lentille de Fresnel selon l'invention, maintenue en position déployée par un système de bras mécaniques; La figure 5 représente schématiquement une lentille de Fresnel selon l'invention, maintenue en position déployée grâce à un système de pourtour gonflable; - La figure 6 représente schématiquement une structure de récepteur où une fonction de filtrage est combinée avec une fonction d'amplification; La figure 7 représente schématiquement un système d'observation comprenant une lentille autour de laquelle tourne un récepteur dans une situation de position orbitale en équilibre, des rayons lumineux étant émis par un système d'émetteurs sur la même orbite que la lentille; La figure 8 représente schématiquement un système selon la figure 7, les 25 positions du récepteur étant hors équilibre; La figure 9 représente schématiquement une position de récepteur hors axe, c'est-à-dire que le plan d'orbite du récepteur est décalé par rapport au plan d'orbite de l'émetteur; La figure 10 représente un exemple d'utilisation de la lentille pour un 30 dispositif d'observation astronomique; et La figure 11 représente un exemple de focalisation ou les motifs des zones opaques et translucides sont différents d'un bord à l'autre de la lentille, pour permettre des observations hors axe. DESCRIPTION DETAILLEE La figure 1 représente schématiquement une lentille de Fresnel 1, préférentiellement de forme circulaire. La figure 2 montre schématiquement la position de la lentille 1 dans le système d'observation spatiale. Le système possible représenté à la figure 2 comporte, outre la lentille de Fresnel 1, un émetteur 2 de rayons lumineux permettant d'illuminer l'objet à observer (la Terre T par exemple sur la figure 2), ainsi qu'un récepteur 3 des rayons lumineux une fois que ceux-ci ont été réfléchis sur la surface la Terre T et ont traversé la lentille 1. La lentille 1 et l'émetteur 2 sont en orbite 16 autour de l'objet à observer. Le récepteur 3 est en orbite autour de la lentille 1. Selon l'invention, la lentille peut avoir un diamètre de 100 mètres, voire plus. La figure 2 ne représente qu'un seul couple émetteur 2/récepteur 3. On pourra cependant prévoir plusieurs couples émetteur/récepteur de longueurs d'onde identiques ou différentes autour d'une même lentille 1. En référence à la figure 1, la lentille 1 comporte une série de motifs opaques 10 en alternance avec une série de motifs plus ou moins transparents 11. L'alternance ainsi formée constitue un réseau optique circulaire. L'épaisseur radiale des zones transparentes 11 est relativement importante au centre du dispositif, pour diminuer de plus en plus. Ainsi la finesse du réseau optique constitué par la lentille 1 augmente avec le rayon courant. La flèche 12 représente schématiquement la zone à partir de laquelle le réseau est relativement serré. La fréquence de l'alternance des zones sombres 10 et des zones plus ou moins transparentes 11 est calculée par les formules citées plus haut. La lentille 1 est avantageusement réalisée comme un film transparent dont certaines parties sont opacifiées. L'intérêt majeur du système selon l'invention est sa quasi-insensibilité aux défauts de planéité de la lentille 1. II permet par conséquent un 5 déploiement de la lentille 1 peu exigent. En effet, le système d'observation travaille avec une distance focale f très longue. Elle est parfois supérieure à 1 km. Un défaut d de planéité agit avec un facteur a d'atténuation égal au pire à : a=dx(1 -cos(a)) où a est égal au rayon de la lentille R divisé par la longueur focale f (a=R/f). Ainsi, pour un rayon de 50 m et une longueur focale 5 km, l'angle a vaut 0,01. Un défaut de planéité de 1 cm ne crée que 0,5 pm de différence de marche en bordure de lentille dans le pire des cas. Ceci reste acceptable avec une longueur d'onde de faisceaux lumineux traversant la lentille de 2 pm par exemple. Ainsi, le niveau de qualité planaire à réaliser est inférieur à celui des antennes radar à grande longueur d'ondes, par exemple en bande L. Le fait que la lentille puisse travailler avec des défauts de planéité relativement importants permet son maintien en position déployée par plusieurs dispositifs. Ils sont décrits plus en détail dans la suite de la présente description. On rappelle que la lentille 1 est avantageusement construite à partir d'un film plastique opacifié par endroits. Ainsi, la masse de la lentille peut rester très faible. La masse d'un tel film plastique au m2 est de 5 g, pour un film de 6 pm d'épaisseur. La lentille de 50 mètres de diamètre a donc une masse de 10 kg, celle de 1 km de diamètre n'a une masse que de 4 tonnes. Compte-tenu de la légèreté d'une lentille même de grande taille, on peut envisager de la stabiliser en orbite par un gradient de gravité, à l'aide d'une masse au bout d'un fil de faible diamètre par exemple. Avantageusement, si le fil atteint la distance focale souhaitée, la masse pourra comporter un récepteur des rayons lumineux focalisés après la traversée de la lentille. La figure 3 montre que la lentille 1 peut être maintenue en position déployée par l'effet de la force centrifuge lorsque la lentille est mise en rotation selon un sens 14 par exemple autour d'un axe 13 passant par le centre de la lentille. Un autre mode de réalisation de maintien en position déployée de la lentille est représenté à la figure 4. Selon cette figure, la lentille 1 est maintenue en position déployée grâce à des griffes d'extension 19. Ces griffes d'extension formant bras mécaniques de soutien maintiennent le bord circulaire de la lentille 1 par des moyens quelconques et se regroupent en un moyeu 18 de maintien. Le moyeu 18 comporte, si la longueur des bras mécaniques 19 de maintien est suffisante, les moyens récepteur 3 des rayons lumineux focalisés par la lentille 1. La figure 5 représente également un autre moyen de maintien en position déployée de la lentille 1. Selon ce mode de réalisation, le bord de la lentille 1 comporte une structure gonflable qui peut être remplie d'un fluide quelconque. Ce flux gonfle la structure et maintien la lentille en position déployée. Préférentiellement, la lentille est réalisée selon une structure plate. Cependant, pour certaines applications, on peut souhaiter réaliser une lentille qui n'est pas plate. C'est le cas notamment de structures gonflables. On modifie alors la loi d'alternance transparence/opacité pour tenir compte du caractère non planaire de la lentille 1. La condition à respecter est que les différences de marche des rayons de la lentille jusqu'au foyer obéissent à une loi définie par l'utilisateur. La finesse des motifs à imprimer sur la lentille est la plus grande en bord de la lentille. Elle est égale à r tel que: = (Y f 2+(R+r)2 - f)-(V.f 2+R2 - f) soit, si f >R et R > r: r fx(IR. Avec une longueur d'onde des rayons lumineux de 1 pm, une focale f de 5 km et un rayon de lentille R de 50 mètres, les alternances opacité/transparence sont donc séparées de 0,1 mm en bordure de lentille. On peut décider de placer l'émetteur sur la lentille de façon à ce que l'émetteur et la lentille ne forment qu'un seul élément. L'émetteur peut être placé en périphérie de la lentille. On peut également fixer l'émetteur sur la partie centrale de la lentille. On choisit alors de fixer une partie opaque au centre de la lentille, et y fixer l'émetteur. Ce dernier émet vers la Terre ou vers la cible à éclairer. En référence à la figure 2, on note que l'émetteur 2 est avantageusement en orbite 16 synchrone avec la lentille de Fresnel 1. L'axe perpendiculaire de la lentille est référencée par 13. L'angle 15 représente l'angle de dépointage de la lentille pour une observation de toute la surface de la Terre lorsque la lentille est en orbite géostationnaire. Cet angle est au pire de 0,5 . Comme on l'aura compris, les développements qui vont suivre s'appliquent avantageusement à un système d'observation situé sur une orbite géostationnaire. Un tel système permet l'observation de n'importe quel point de la surface de la Terre situé en dessous avec une résolution de l'ordre du mètre. Elle permet une observation spatiale permanente à haute résolution. Cependant, d'autres orbites sont envisageables pour la lentille et l'émetteur, autour de la Terre, ou d'un autre objet situé dans l'espace. Toujours en référence à la figure 2, le deuxième élément du système d'observation est un émetteur 2, qui sera avantageusement un laser de puissance. Il permet d'illuminer la cible à observer. Par exemple, la puissance 25 lumineuse du laser 2 est de 1 kW. On veut observer un disque de 1 km de diamètre à la surface de la Terre. Le laser envoie par conséquent une puissance de l'ordre de 1mW par m2 dans une longueur d'onde bien précise. Le rayonnement émis par le laser 2 correspond sensiblement à 1 millionième de la puissance d'éclairage du soleil, toutes longueurs d'onde confondues. Si l'on prend un laser émetteur 2 dont la pureté spectrale est de l'ordre de 10 6 par rapport au soleil, alors le laser 2 a l'avantage sur le rayonnement solaire dans sa propre bande d'émission. Ceci est d'autant plus vrai que le laser n'émet pas sur les fréquences préférées du soleil. Il émet en effet de préférence vers des longueurs d'onde de 1 ou 2 pm. L'émetteur 2 tire donc parti du caractère ordonné de sa lumière et peut émettre successivement et avantageusement sur des polarisations orthogonales. On peut donc jouer sur plusieurs paramètres pour former une image à plusieurs canaux, bien que située dans la même longueur d'onde, imitant ainsi les possibilités plutôt typiques de l'imagerie par radar. Le troisième élément du système d'observation est un récepteur 3. II comporte des moyens formant boîtier de détection et de gestion de l'information reçue. Le récepteur 3 recueille la lumière issue de la lentille 1 en se maintenant au foyer de la lentille. La distance par rapport au foyer de la lentille est fonction de la longueur d'onde d'observation. On peut ainsi faire déplacer le récepteur si on observe plusieurs longueurs d'onde différentes. Cependant, on comprend que le déplacement du récepteur a lieu dans le cas d'une lentille de Fresnel du type passif , c'est-à-dire une lentille où le motif est gravé une fois pour toute. Selon l'invention, la lentille de Fresnel est du type actif , c'est-àdire une lentille pour laquelle l'opacité est programmable selon le lieu sur la lentille. L'opacité variable peut être obtenue par différents moyens de variation de l'opacité. La lentille est composée d'un film en matière plastique, de faible 25 épaisseur, de préférence souple et de grande dimension. Les moyens de variation comportent par exemple des moyens aptés à commander une lentille comportant des cristaux liquides. Les cristaux liquides sont disposés dans l'épaisseur du film de la lentille. L'orientation des cristaux est pilotable par des électrodes disposées en surface de la lentille. Préférentiellement, les électrodes sont imprimées sur la surface du film, afin que la lentille puisse rester relativement fine et souple. Les électrodes sont avantageusement translucides, ainsi que la surface de la lentille. L'opacité est créée par l'orientation particulière des cristaux. L'un des avantages d'une lentille dont les alternances de zones transparentes et opaques sont programmables est l'absence de nécessité de déplacement du récepteur. Le récepteur reste à la même position par rapport à la lentille, mais on programme l'opacité de la surface de la lentille de façon à ce qu'elle sélectionne l'arrivée en phase des ondes lumineuses, avec la distance focale souhaitée, à la position souhaitée, et éventuellement hors axe. Ainsi, pour une lentille géostationnaire, le récepteur reste immobile au-dessus de la lentille, cette dernière étant toujours pointée vers le bas. Les ondes lumineuses venant de n'importe quel point de la surface de la Terre en visée directe de la lentille sont focalisées sur le récepteur. Le demi-angle sous lequel est vue la Terre depuis une lentille située sur une orbite géostationnaire est de 8.6 environ. II est égal à moins de 8 si l'on souhaite une incidence inférieure à 60 sur Terre. Pour dévier les ondes incidentes de 8 sur la lentille, il faut une périodicité de l'opacité égale à la longueur d'onde du signal incident sur la lentille divisée par le sinus de 8 . On a ainsi: Périodicité de l'opacité = /Ilsin{8 ). Pour une longueur d'onde a de 2 microns, la périodicité des gravures doit être de l'ordre de 15 microns. En revanche, pour des déviations plus faibles, la période des gravures peut être plus grande. Ainsi, on rappelle que la finesse maximale requise pour la focalisation se trouve en bordure extérieure de la lentille. On rappelle également qu'elle est égale au produit de la longueur d'onde par la distance focale, divisé par le rayon de la lentille. Une programmation de cette finesse de trait maximale partout sur la lentille permet de dévier les ondes d'un angle dont le sinus est égal au rapport du rayon de la lentille et de la distance focale, soit environ 1% pour des applications géostationnaires. La déviation possible est alors de 0.5 degré, ce qui est déjà appréciable. En effet, depuis l'orbite géostationnaire, cette déviation correspond à 350 km au nadir. Bien entendu, cette capacité de déviation se comprend en sus de la gravure nécessaire à la focalisation. La figure 11 montre ainsi schématiquement qu'il faut donc prévoir un facteur égal à deux dans la finesse des gravures pour le bord 111 de la lentille 1 situé le plus loin de l'objet 113 à observer sur Terre. Les rayons lumineux incidents 41 sur la lentille sont donc fortement déviés sur le bord 111. L'autre bord 112, celui qui est diamétralement opposé au bord 111 par rapport à l'axe 13 de la lentille 1 aurait alors dans ce cas une gravure constante non déviante. En effet, dans notre exemple, le rayon 41 du bord 112 ne doit pas être dévié puisqu'il atteint directement le récepteur 3 en provenance de 113. La densité de commande pour l'opacité de la lentille active est 15 importante. Ainsi, pour une lentille de 50 mètres de diamètre et un rapport focale/rayon de 100, la relation rfx,IR indique que les gravures ont une finesse de 200 microns pour une longueur d'onde de deux microns. Pour des questions d'échantillonnage et de résolution, la précision de dessin des gravures par le système programmable doit être deux fois supérieures à cette valeur, et donc être de 100 micromètres. La lentille est donc une image de cinquante mètres de rayon dont les pixels font 100 microns. Il faut donc envoyer de l'ordre de (5x10E5)2 instructions opaquelnon-opaque aux électrodes de la lentille pour la commande des cristaux liquides par exemple. L'application de ce principe est donc réservée, a priori, aux rapports distance focale sur rayon de lentille très grands. Dans une application astronomique, le rapport est égal à dix mille. Dans ce cas, le pixel est d'un centimètre, ce qui est plus facile à réaliser. Un des autres avantages d'une lentille programmable est aussi la possibilité de correction d'un défaut de planéité, surtout si ce dernier est systématique. Les techniques désormais classiques d'analyse du front d'onde permettraient le diagnostic d'un défaut de planéité compensable par une nouvelle programmation des zones d'opacité. Le signal utile reçu par le récepteur 3 est en compétition avec deux sources parasites. La première source parasite est le bruit thermique. La deuxième source parasite est le rayonnement solaire réfléchi par la Terre. Pour évaluer l'effet du bruit thermique, il suffit de comparer le bilan de liaison du dispositif avec celui d'un satellite optique classique. Si l'on considère un satellite optique classique doté d'une ouverture de 50 cm, on peut réaliser une image correcte à la résolution du mètre en ayant recours à une intégration en ligne de l'ordre d'un facteur 10. L'intégration se fait par transfert de charge sur les lignes électroniques du détecteur du satellite. Le temps d'observation est alors de l'ordre du millième de seconde. Pendant ce temps d'intégration, le satellite parcourt 5 à 6 mètres. Par ailleurs, le satellite optique travaille sur 1/3 de la puissance spectrale du soleil. Il est de plus situé à 600 km d'altitude. En comparaison, le récepteur 3 est situé sur une orbite géostationnaire, soit 60 fois plus loin de la surface de la Terre. Cependant, la lentille fait environ 50 mètres de diamètre soit 100 fois l'ouverture du satellite optique. Le système d'observation gagne donc un facteur 10 000 sur l'ouverture et perd un facteur 3 600 sur l'altitude. Par compensation, il y a donc un facteur trois environ en faveur du récepteur 3 du système selon l'invention. En revanche, le satellite optique bas observe sur une bande spectrale 300 000 fois plus large que le récepteur 3. En effet, on rappelle que l'émetteur 2 a une finesse spectrale de 10-6 par rapport au soleil et le satellite bas travaille à une largeur égale à 1/3 de la largeur du spectre du soleil. A temps d'intégration égal et en prenant en compte tous les paramètres, le satellite bas est donc avantagé d'un facteur 100 000. Le récepteur 3 associée à une lentille selon l'invention ne parvient à égaler le rapport signal/bruit du satellite optique bas qu'en observant l'objet 100 000 fois plus longtemps. Il faut par conséquent qu'il regarde sa cible pendant 100 secondes (100 000 x 1 millième de seconde). La cible doit donc être illuminée par l'émetteur 2 pendant 100 secondes. Si le récepteur opère de jour, il faut tenir compte de la deuxième source de concurrence parasite qui est le rayonnement solaire réfléchi par la Terre. Cette concurrence est insensible au temps d'intégration. Le laser peut avoir l'avantage sur le soleil si la zone observée reste de taille raisonnable et si la longueur d'onde de travail n'est pas la zone d'émission préférée du soleil. Un autre avantage provient de ce que la lentille de Fresnel 1 ne focalise pas la lumière du soleil. En effet, la différence de marche introduite par la lentille plate ou quasiment plate est très supérieure à la longueur de cohérence de la lumière solaire, y compris dans la longueur d'onde de travail. On rappelle qu'avantageusement, le récepteur 3 travaille sur des polarisations différentes de la lumière et créée deux images simultanément. Si le laser fait deux séances d'illumination successives dans des polarisations différentes, on obtient alors un total de quatre images qui permettent une analyse nouvelle du paysage dans cette gamme de longueur d'onde, cette méthode étant jusqu'ici réservée au radar. Ainsi, le récepteur 3 écoute, avec une grande pureté spectrale, la bande de fréquence émise par le laser 2, avantageusement dans deux polarisations orthogonales. Le récepteur peut être doté d'un filtre spectral en entrée qui ne laisse passer que la fréquence émise par le laser 2. La figure 6 montre que le récepteur 3 peut combiner une fonction de 30 filtrage spectral 30 avec une fonction d'amplification 30. Le récepteur 3 comporte avantageusement une cavité laser de forme adéquate à son entrée pour accorder sa fréquence de travail. On a ainsi un accord d'amplification entre l'émetteur 2 et le récepteur 3. Ce dispositif cavité/laser permet de réduire les temps d'exposition évoqués. Si des éléments du paysage sont mobiles, ils créent un décalage spectral de l'ordre du rapport entre leur vitesse de rapprochement du récepteur 3 et la vitesse de la lumière. Ce rapport étant inférieur à 10-6, ce décalage spectral ne sera pas éliminé par le récepteur. En revanche, les cibles mobiles ne sont pas vues par les systèmes car elles sont insuffisamment intégrées. En effet, elles se déplacent pendant le temps d'intégration du récepteur 3. Le récepteur 3 doit généralement gérer la retransmission des images reçues vers le sol. Il comporte donc des moyens aptes à effectuer cette transmission. Il peut également comporter des moyens aptes à effectuer le traitement des images. Le récepteur 3 doit rester à proximité de la lentille 1 afin de pouvoir récupérer les rayons issus de la lentille. Le récepteur 3 est situé sur une position orbitale forcée. Par conséquent, il est maintenu en orbite à l'aide d'une propulsion. II existe plusieurs positions orbitales pour le récepteur 3. Certaines sont des positions orbitales en équilibre. Les positions orbitales en équilibre sont proches de celles utilisées pour rester à proximité d'un satellite donné. Ces solutions ont été en particulier utilisées dans des dispositifs de roues interférométriques. Un exemple d'une telle trajectoire est représenté à la figure 7. D'autres sont des positions orbitales hors équilibre. Préférentiellement, le récepteur est fixe par rapport à la lentille 1. On donne ici deux exemples principaux qui donnent des ordres de grandeur de positionnement orbital hors équilibre. Dans un premier exemple, on souhaite voler en permanence plus haut qu'un objet en orbite, en restant dans la même position relative, c'est-à-dire en 30 synchronisme. La figure 8 représente un exemple de cette situation hors équilibre. Une lentille 1 est en orbite 16 autour de la Terre. Plusieurs émetteurs 2 émettent des rayons lumineux 40 afin d'éclairer un objet à observer sur la surface de la Terre. Les rayons 40 sont réfléchis par la surface de la Terre et sont référencés après réflexion par 41. Des récepteurs 3 et 33 sont en orbite hors équilibre 21 par rapport à l'orbite 16 autour de la Terre de la lentille 1 et de l'émetteur 2. Les récepteurs 33 sont situés à proximité du récepteur 3, le récepteur 3 étant situé sur l'axe 13 de la lentille 1. Les récepteurs 33 permettent une observation hors axe de l'objet. L'objet suivi obéit à la loi: 0)2xR=GM/R2 où co est la vitesse angulaire de l'objet sur l'orbite, R son rayon, M la masse de la Terre et G la constante de gravitation universelle. Pour voler à une altitude h supérieure avec la même vitesse angulaire, il 15 faut fournir une accélération d'amplitude F, F, dirigée vers le haut: 0) 2x(R+h) = GM/(R+h)2 + I' soit F 3CO2h Dans le cas géostationnaire, la vitesse angulaire w de l'orbite est celle de 20 la rotation de la Terre. On a donc w = 27c/86164. En notant T, la durée du jour (soit 86164 secondes) et en calculant la contrainte par l'accroissement de la vitesse Av à réaliser chaque jour pour rester hors équilibre, nous avons: Av 1272 hl T Pour rester cinq kilomètres au-dessus de la position d'équilibre, il faut ainsi créer 7 mètres par seconde par jour. A titre de comparaison, les satellites géostationnaires doivent créer environ 1 mètre par seconde par semaine pour résister aux perturbations orbitales naturelles dont ils sont l'objet. Pour une durée de vie du système d'observation de trois ans, il faudra créer 7 km/s. Un tel incrément de vitesse est fourni par propulsion électrique embarquée sur le récepteur. Si l'on souhaite un écart d'incrément moindre ou une durée de vie d'utilisation du récepteur moindre, on peut alors prévoir une propulsion chimique. Dans un deuxième exemple de position hors équilibre, on souhaite que le récepteur 3 vole dans un plan qui ne contient pas le centre de masse de la Terre. Cette situation est représentée à la figure 9. Par exemple, on vole dans 10 un plan situé à une distance d du plan parallèle qui passe par le centre de la Terre. Dans ce cas, il faut compenser la force de rappel de ce plan par une accélération égale à la projection 20 de la pesanteur dans la direction perpendiculaire au plan de l'orbite, l'accélération compensatrice étant dirigée 15 vers l'extérieur de ce plan. Soit: F = (GM)/ R2 x (d/ R) r =(02d Là encore on peut exprimer la condition à réaliser par l'incrément de 20 vitesse Av quotidien: Av 47E2 d/ T On voit alors que les exigences en accroissement de vitesse Av sont trois fois plus faibles que dans le premier exemple, pour des écarts d ou h de même amplitude. Naturellement on peut combiner ces différents effets pour obtenir n'importe quelle position hors équilibre. Dans le cas où l'on souhaite utiliser plusieurs couples d'émetteurs/récepteurs, on peut souhaiter utiliser la lentille 1 hors de son axe 13. Cependant, les formules des lentilles de Fresnel ne sont valables rigoureusement que sur l'axe de la lentille. Comme le montre la figure 2, il suffit de pouvoir observer à quelques degrés de l'axe 13 pour être en mesure de voir, grâce à l'angle de dépointage 5 15, toute la surface de la Terre. On n'a pas besoin de changer l'orientation la lentille 1. Comme cela est illustré à la figure 8, dans ces conditions, une seule lentille 1 peut servir à plusieurs couples émetteur 2-récepteur 3, même dans la même longueur d'onde. L'utilisation hors axe 13 introduit une différence entre les longueurs focales, radiales et orthoradiales. Pour travailler hors axe 13, les récepteurs 33 doivent donc comporter une optique de correction de la focale f sur l'un des axes de l'image. On peut également effectuer une focalisation de l'image observée par 15 changement de longueur d'onde. En effet, un changement de longueur d'onde change proportionnellement la distance focale de la lentille 1. Plutôt que de déplacer le récepteur 3, on peut donc changer la longueur d'onde si elle est réglable en émission comme en réception. Pour changer la longueur d'onde à l'émission, il suffit de changer la longueur d'onde du laser émetteur 2. Pour 20 changer la longueur d'onde en réception, il suffit d'adapter les filtres 30 en entrée du récepteur 3. Préférentiellement, on change les motifs opaques/translucides sur la lentille afin de focaliser les rayons lumineux sur le récepteur. Si on utilise le système d'observation en télescope astronomique, il n'y a 25 plus d'émetteur. La lentille focalise la lumière naturelle émise par le corps à observer. C'est cette situation qui est représentée figure 10. Dans le cas d'une source naturelle, l'interaction entre deux faisceaux lumineux doit se faire avec une différence de marche inférieure à la longueur de cohérence de la lumière L, au-delà de laquelle les rayons n'ont plus la même relation de phase et ne peuvent donc plus interférer. La différence de marche A pour une ouverture de rayon R et une distance focale f est égale à : A_ J f 2+R2 f R2/2f On doit donc avoir: R2 /2f L Par exemple, si la longueur de cohérence de la lumière est de 1 cm et le rayon de la lentille de 500 mètres, la distance focale f devra être d'au moins 12500 km. La réalisation de cette condition pour l'orbite hors équilibre est facile à réaliser. Dans une direction radiale au soleil, elle est réalisable avec un incrément de vitesse de 0,15 m/s par jour, au niveau de l'orbite terrestre (w = 1 tour/an), mais en dehors du champ de gravité terrestre). En revanche, il est plus difficile de changer de direction d'observation car le récepteur 3 doit alors beaucoup changer sa position. Avec un tel rapport entre le rayon de la lentille et la focale, la finesse des gravures reste très raisonnable même en bordure de lentille. Cette finesse sera par exemple de 25 mm pour une longueur d'onde du rayon lumineux d'un micron. Les télescopes astronomiques comportant une lentille selon l'invention ne peuvent fonctionner que sur un nombre limité de bandes spectrales étroites. On considérera, par exemple, la raie Ha de l'hydrogène ou de ses avatars décalés vers le rouge. On peut encore observer les raies de l'ozone sur des planètes extra-solaires. Une condition nécessaire d'utilisation du télescope en astronomie est de disposer d'une certaine cohérence de la lumière recueillie. En l'absence d'émetteur, et quelle que soit cette longueur de cohérence, on peut espérer réaliser une relation rayon/distance focale qui permette l'observation astronomique. Le télescope est alors un véritable détecteur de lumière cohérente. Il ne focalise que la lumière dont la cohérence satisfait le critère géométrique ci-dessus. Si les raies de l'ozone ou de tout autre composé chimique issu du processus du vivant présente une certaine cohérence, le télescope est par sa résolution un outil privilégié. De même, si des gaz interstellaires émettent de façon cohérente, on 5 pourra les analyser à hautes résolutions. REVENDICATIONS. 1. Lentille (1) de Fresnel comportant un disque sur lequel sont matérialisées des alternances de zones opaques (10) et translucides (11) pour la focalisation d'un rayon lumineux, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens aptes à modifier les alternances de zones opaques et de zones translucides. 2. Lentille selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de modifications comportent des cristaux liquides disposés dans l'épaisseur du disque de la lentille, l'orientation des cristaux étant réglable par des électrodes disposées en surface de la lentille. 3. Lentille selon la revendication 2, caractérisée en ce que les électrodes 15 sont translucides. 4. Lentille selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que les électrodes sont imprimées sur la surface du disque. 5. Lentille selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce qu'elle est divisée en pixels de cristaux liquides pour former les zones opaques et translucides. 6. Lentille selon la revendication 5, caractérisée en ce que les pixels ont 25 une dimension de l'ordre de 0.1 mm à 1 cm. 7. Lentille selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que le disque est en matière plastique souple et translucide. 8. Lentille selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (17, 18, 19) aptes à maintenir la lentille déployée. 9. Lentille selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisée en ce qu'elle 5 comporte des moyens (2) formant émetteur de signal lumineux solidaires de la lentille. 10. Lentille selon la revendication 9, caractérisée en ce que les moyens émetteurs sont situés au centre géométrique de la lentille.