[Portraits] Les étoiles Françaises De Gaia - Centre National D'Études Spatiales

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Un rôle de chef d’orchestre. C’est ainsi que Clara Nicolas envisage sa mission au sein de l’équipe française de Gaia. Le DPCC, centre de traitement des données du CNES, est l’un des 6 centres de calcul européens du consortium DPAC (Data Processing and Analysis Consortium), qui déchiffrent les gigantesques volumes de données de la mission d’astrométrie Gaia, pilotée par l’ESA depuis 2013.
L’objectif est de cartographier les étoiles de la galaxie pour produire des catalogues. Le dernier, publié cette année, référence près de 2 milliards d’étoiles. La prochaine version est programmée pour 2025.
Arrivée il y a 3 ans sur le projet, elle y assume la double casquette de chef de projet et de chef de service. « Au sein du consortium, le CNES a pour rôle principal de traiter une partie des données de Gaia, mais aussi de piloter toutes les contributions françaises, c’est-à-dire les laboratoires qui travaillent avec Gaia pour le développement des algorithmes. Je suis là pour mettre en musique les différentes interventions et piloter l’équipe qui regroupe une quinzaine de personnes, parmi lesquelles par exemple des responsables de traitements scientifiques ou des opérateurs. »
Parmi ses multiples attributions, Clara Nicolas anime et coordonne l’équipe, assure le suivi et le renouvellement des contrats et des conventions avec les laboratoires, veille au respect du budget et du planning, gère la communication du projet. Il y a aussi tout un volet ressources humaines et management des salariés du CNES.
Motiver et faire travailler ensemble les membres de l’équipe, leur amener le meilleur pour les aider à développer leurs compétences et à s’épanouir dans leur travail, cet aspect humain m’intéresse particulièrement.
Avant de diriger l’équipe de Gaia, Clara a passé 15 ans au CNES, dans un tout autre domaine, l’altimétrie. Ingénieure passée par l’Institut National des Télécommunications et Supaero, elle était responsable pour la mission Jason 3 du centre de traitement SSALTO (Segment Sol d’Altimétrie et d’Orbitographie précise). Au-delà du changement de thématique, elle a apprécié d’entrer avec Gaia dans une autre dimension : « Avec un cluster dédié et 250 serveurs qui tournent en permanence, c’est l’un des plus gros projets du CNES pour le traitement de données. A la publication du catalogue, on se rend compte du travail collectif accompli pendant des années. C’est très satisfaisant de savoir que des scientifiques arriveront à faire de la science à partir de ces données. »

Au sein du DPCC, Wilhem Roux est le responsable de traitement scientifique de l’une des 3 cellules thématiques, celle qui s’intéresse aux objets complexes. « Cela regroupe tous les objets un peu exotiques que le télescope peut détecter et qui ne sont pas des étoiles : astéroïdes, quasars, étoiles binaires, galaxies… », précise-t-il. Le principe de Gaia est de fournir une fiche d’identité par objet, avec ses variations et ses mouvements à partir des données brutes, les signaux lumineux captés par le satellite. Il faut pour cela développer des chaînes de traitement qui permettent d’interpréter ces données. « Ce sont des technologies Big Data, explique Wilhem Roux. Mon métier consiste d’abord à coordonner le développement, le maintien en opération et l’évolution des chaînes de traitement. Cela se fait en interface avec les scientifiques, qui expriment leurs besoins et fournissent les codes informatiques correspondants. »
Ces codes sont ensuite intégrés comme des briques dans la chaîne de traitement, puis l’ensemble fait l’objet d’une qualification et, une fois que la chaîne est validée, part en opération pour produire le catalogue. « Je dois avoir une vision d’ensemble de ma thématique pour contrôler le cycle de production des données du début à la fin. Cela veut dire m’assurer que les besoins des scientifiques ont bien été exprimés, que les documents sont diffusés aux bonnes personnes, que les plannings sont respectés. Il faut aussi intervenir quand il y a un problème, vérifier qu’il n’y ait pas de résultat aberrant dans le contenu du catalogue… »
Wilhem a intégré Gaia au terme d’un parcours atypique qui l’a d’abord amené dans la recherche. « Initialement, je me voyais plus comme un scientifique, je suis passionné par les objets qui peuplent le ciel, cela m’intéressait de savoir comment ils fonctionnent, comment tout cela s’agence. » Il pousse ce goût jusqu’à obtenir un doctorat d’astrophysique, pour lequel il imagine un concept de télescope spatial géant futuriste. Quant à son intégration au projet Gaia, il l’attribue à une opportunité due au hasard. « Le profil recherché d’un ingénieur avec un solide bagage scientifique me correspondait à 100%. » Trois ans plus tard, l’expérience est concluante : à côté du volet scientifique et de la richesse du catalogue, Wilhem insiste particulièrement sur l’aspect humain.
La confiance entre le monde de l’ingénierie, de purs informaticiens, et les scientifiques, cette confluence fait émerger quelque chose de beau, je m’y sens totalement à ma place.

En intégrant l’équipe Gaia comme responsable mission et opérations, au printemps dernier, Angélique Barbier a renoué avec un sujet qu’elle connaît bien. « J’ai travaillé sur Gaia pendant 5 ans en participant notamment à l‘intégration et la mise en production du cluster de calcul. » Au début de sa carrière, diplômée de l’INSA Toulouse, Angélique était salariée du Groupe Thales, spécialisée dans l’informatique des systèmes sol. Pendant 15 ans, elle a mis ses compétences en systèmes informatiques au service de projets et missions spatiales aussi divers que le vaisseau européen de ravitaillement de l’ISS, l’ATV, le segment sol de la mission Galileo, et donc Gaia, avant de rejoindre le CNES il y a 3 ans. « C’était au poste de responsable d’exploitation des infrastructures informatiques mutualisées, où je faisais de l’informatique pure. Je suis très heureuse de revenir sur une partie mission. Je retrouve Gaia, mais c’est un nouveau métier pour moi, un virage vers une activité moins technique. »
Angélique met à profit toute cette expérience accumulée pour assumer une mission multitâches. En tant que responsable mission, elle joue un rôle essentiel de coordination et de facilitation, en interne auprès des 3 unités scientifiques qui composent le centre de traitement du CNES (DPCC), mais aussi en externe vis-à-vis des autres centres de traitement des données, du consortium composé de scientifiques et de développeurs informatiques, le DPAC, et de l’ESA. Cela recouvre des activités diverses : gestion du planning, interface avec les scientifiques, support à la planification et au développement, pilotages des contributions françaises, communication…« Mon travail quotidien se fait essentiellement dans la discussion et dans l’échange. Je dois savoir où en sont les développements, visualiser les retards et les anomalies bloquantes, trouver des solutions. J’apporte une vision globale pour aider les unités scientifiques à s’organiser et soutenir le travail des coordinateurs techniques. »
Egalement responsable opérations, Angélique anime l’équipe en charge d’assurer la production des données et la bonne exécution des algorithmes sur le cluster. « Sur cette partie, je veille notamment au respect des procédures sur les moyens opérationnels et à la bonne exploitation du DPCC. » En quelques mois, Angélique a retrouvé avec plaisir la richesse humaine de Gaia :
Le travail collectif, la mécanique d’échange et de fonctionnement en consortium sont passionnants. Et il y a une part de rêve : quand les scientifiques nous expliquent ce qu’ils ont découvert grâce aux données que nous avons produites, j’ai l’impression de contribuer de manière microscopique à un projet qui nous dépasse. C’est très enrichissant.

Cela dure depuis 18 ans. Aussi loin qu’il remonte dans sa vie professionnelle, Antoine Guerrier a toujours travaillé sur Gaia. Il y a même consacré sa thèse de doctorat en astronomie et astrophysique, participant à la calibration en longueur d’onde du spectromètre du satellite, l’instrument RVS (Radial Velocity Spectrometer). « Cet instrument décompose la lumière dans le proche infrarouge afin d’obtenir des signatures spécifiques. En analysant ces signatures nettoyées et calibrées, on calcule la vitesse radiale des étoiles. J’ai développé des méthodes et des algorithmes pour calibrer les données du spectromètre au sol. »
Après ce passage fondateur par le versant scientifique du projet, alors à l’Observatoire de Paris, Antoine bascule du côté du support technique de la CU6, l’unité scientifique de Gaia en charge de la chaîne de traitement des données spectroscopiques. « Chez CapGemini pendant 4 ans, je travaillais avec les scientifiques pour les aider à développer les algorithmes de traitement, puis j’ai rejoint Thales, où je m’occupais de l’intégration des chaînes de traitement dans le système Big Data du CNES avant de coordonner l’équipe de support technique. »
Aboutissement logique de cette expérience, Antoine finit par intégrer l’équipe Gaia du CNES en 2019. Il prend alors la responsabilité de la chaîne de traitement spectroscopique, son poste actuel. « La finalité de cette unité est de mesurer la vitesse radiale des étoiles. En tant que coordinateur technique, je suis garant du bon fonctionnement des chaînes scientifiques. »
Après avoir touché à toutes les facettes de Gaia, c’est cet aspect du traitement de données qui le passionne aujourd’hui, davantage que le volet astronomique. « Nous avons des contraintes techniques, un volume de données et des plannings à respecter, et en face les scientifiques ont des besoins. Tout l’intérêt de notre métier est de chercher des idées pour allier les deux. » Cela lui demande bien sûr d’échanger beaucoup avec les équipes de chercheurs, ce qui n’est pas pour lui déplaire :
L’interface avec les scientifiques est toujours enrichissant, ce sont des personnes très attachantes. La dimension humaine compte énormément dans Gaia, c’est vrai aussi pour les relations au sein de l’équipe du CNES. Nous formons une vraie famille.

Pour illustrer la puissance informatique déployée par le centre de traitement Gaia du CNES, Frédéric Pailler utilise une image très parlante : « Si tous les calculs avaient été faits sur un seul ordinateur, il aurait fallu 460 ans pour élaborer le catalogue 3. Nous avons pu le faire en quelques mois. » Arrivé en 2016 sur le projet, cet ingénieur en télécommunications est le coordinateur technique de l’unité scientifique qui calcule les paramètres astrophysiques des objets détectés. « Il s’agit de la partie de Gaia qui s’occupe de transformer une source, c’est-à-dire une lumière, en un vrai objet, en déterminant les éléments qui correspondent à sa nature : masse, âge, température… » Au quotidien, Frédéric pilote les aspects techniques et opérationnels de son domaine de responsabilité et assure le lien entre l’équipe du CNES et les scientifiques, en particulier pour évaluer ce qu’il est possible de faire et leur donner les moyens d’interpréter les données du satellite.
Nous faisons du Big Data avec tous les problèmes techniques que cela peut poser, mais le gain est énorme une fois que nous l’avons bien intégré !
Frédéric a réalisé un long parcours au CNES depuis 2000 avant de rejoindre l’équipe Gaia. D’abord spécialisé dans les réseaux et la sécurité informatique, il a plongé dans la mécanique spatiale où il faisait du calcul d’orbite de satellites au centre de contrôle ATV. A la fin des missions ATV, lorsque l’opportunité s’est présentée de bifurquer vers le traitement de données astronomiques, il a tout de suite saisi la chance d’allier dans son métier ses compétences en informatique et sa passion personnelle. « Comprendre comment est formé le monde qui nous entoure et comment il fonctionne m’intéresse depuis toujours, explique celui qui est également président d’un club d’astronomie. Forcément, contribuer à une mission astronomique de ce calibre et avoir des contacts quotidiens avec des astronomes professionnels apporte une motivation supplémentaire. »
Et six ans après, il se passionne toujours autant pour son sujet, d’autant plus que le propre de Gaia est d’être en perpétuelle évolution, conclut-il : « En plus des nouvelles données, chaque catalogue retraite l’ensemble des données depuis le départ, mais avec de nouveaux codes pour calculer plus de paramètres et avec plus de précision. Cela veut dire toujours plus de contacts avec les scientifiques pour répondre à leurs besoins et organiser les développements et les calculs. »