5 Septembre 2016

Pharao

Mi 2018, Pharao deviendra la 1ère horloge à atomes froid en orbite autour de la Terre. Elle sera fixée à l'extérieur de la Station spatiale internationale. Les astronautes auront-ils une heure plus précise que sur Terre ?

La théorie de la relativité générale l’a prédit : le temps ralentit à proximité de toute masse. Il passe ainsi plus vite au sommet de la Tour Eiffel qu’à sa base. Cet « effet Einstein » (aussi appelé red-shift en anglais) est encore plus perceptible lorsqu'on s’éloigne dans l’espace. À tel point que les systèmes de positionnement par satellite, tel le GPS ou le système européen Galileo, sont obligés d'en tenir compte pour vous donner votre position avec précision. En orbite à 20 000 km d'altitudes, leurs horloges atomiques avancent en effet de 40 microsecondes chaque jour par rapport à leurs consœurs restées sur Terre. La mission Pharao permettra de gagner encore en exactitude.

Mi 2018, Pharao deviendra la 1ère horloge à atomes froids en orbite autour de la Terre. Elle sera fixée à l’extérieur de la Station spatiale internationale, sur un balcon du module Columbus – le laboratoire scientifique européen –. Si Pharao est dite à « atomes froids », c'est parce que ses atomes de césium seront refroidis par laser à une température proche du zéro absolu (-273°C). Ainsi immobilisés, les oscillations de l’onde qu’ils émettent (leur "tic-tac") sont comptées avec davantage de précision. Selon le système international d’unité, une seconde correspond en effet à la durée de 9 192 631 770 ondulations d’une vibration particulière de l’atome de césium.

Actuellement, les horloges à atomes froids sont les meilleures horloges opérationnelles sur Terre. L'environnement d'impesanteur caractéristique d’une orbite (celle de l'ISS a une altitude de 400 km) permettra d'augmenter encore leur exactitude. Pharao devrait ainsi dévier d’au plus une seconde toutes les 300 millions d’années. Cette exactitude extrême permettra de vérifier les effets prédits par la théorie de la relativité générale avec une précision accrue.

L’horloge de la mission Pharao est basée sur des principes largement issus des laboratoires scientifiques français. Ses éléments ont été construits par l’industrie française, puis assemblés et testés par le CNES. Pharao est l'élément central de la mission européenne ACES (Atomic Clock Ensemble in Space) constituée de plusieurs horloges atomiques.