ACCÉLÉROMÈTRES SPATIAUX

Accéléromètres et physique fondamentale dans l'espace

Ces missions de géodésie spatiale seront sans doute suivies par d'autres, car il apparaît essentiel pour de nombreuses communautés de scientifiques – géophysiciens, océanographes, hydrologues, glaciologues... – de préserver la continuité des mesures des variations des grandes masses qui composent notre planète et de continuer à étudier leurs évolutions afin de mieux les comprendre et les prédire. De même, il est envisagé d'utiliser ces accéléromètres à bord des sondes interplanétaires, afin de rendre plus précise leur navigation dans le système solaire – en particulier lors des phases d'aérofreinage –, de mieux caractériser l'atmosphère et les vents des corps survolés, de mesurer leur champ de gravité pour en préciser la composition, de détecter des anomalies de gravité trahissant la présence de concentrations de masse semblables aux mascons lunaires.

Cependant, la prochaine mission mettant à profit des accéléromètres électrostatiques spatiaux sera une mission de physique fondamentale. La mission MicroScope (Micro-Satellite à traînée compensée pour l'observation du principe d'équivalence) du C.N.E.S. prévoit, en partenariat avec l'Observatoire de la Côte d'Azur et l'E.S.A., le lancement de son satellite en 2013 : l'O.N.E.R.A. a proposé de tester au cours de cette mission le principe d'équivalence avec une précision plus de cent fois meilleure que celle qui est obtenue aujourd'hui, à savoir 10^–15. Rappelons que ce principe constitue le fondement de la relativité générale d'Einstein, et son éventuelle violation ouvrirait la voie à la découverte d'une nouvelle interaction, prédite par la plupart des nouvelles théories, lesquelles tentent de réunir la représentation géométrique de la gravité au modèle standard, qui regroupe les trois autres interactions : nucléaire faible, nucléaire forte et électromagnétique. Il s'agit de vérifier l'identité entre masse gravitationnelle et masse inertielle des corps, quelle que soit la composition de ces derniers : la première intervient dans l'attraction gravitationnelle, la seconde caractérise l'inertie d'un corps à se déplacer lorsqu'il est soumis à une force. Pour cela, des accéléromètres spatiaux très particuliers ont été élaborés. Ils exploitent le concept de suspension électrostatique, mais possèdent en fait deux masses cylindriques concentriques de compositions différentes : en alliage de platine-rhodium pour la première et en titane pour la seconde. Les deux masses sont soumises, sur une orbite identique, au même champ de gravité terrestre. Les champs électriques contrôlés maintiendront les deux masses sur la même orbite, à 810 kilomètres d'altitude, avec une précision meilleure que 10 picomètres (10 × 10^–12 mètre, soit 10 millionièmes de micromètre). Toute dissymétrie des forces appliquées aux deux masses pourra être détectée, ce qui permettra d'en déduire une violation ou non du principe d'équivalence. L'expérience est complexe, car il s'agit non seulement d'observer des signaux plus faibles que le femto-g, mais également d'interpréter le signal au regard d'artefacts créés par des perturbations sur le mouvement des deux masses. Rappelons qu'un piéton, décidant de s'arrêter avec une telle décélération mettrait plus de 4 millions d'années pour le faire et parcourrait plus de six cents fois la distance Terre-Soleil !