Premier lien laser aller-retour avec un orbiteur lunaire

Publié par Redbran le 23/09/2020 à 13:00
Source: CNRS INSU
La mesure de la distance Terre-Lune par télémétrie laser est réalisée depuis presque 40 ans par la station de télémétrie laser lunaire (LLR) à Grasse. L'équipe du laboratoire Géoazur-Observatoire de la Côte d'Azur qui opère la station est à l'origine de développements expérimentaux permettant l'exploitation d'une longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus...) d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation...) infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde...), ce qui a permis de décupler les capacités de la télémétrie lunaire (Pour les homonymes, voir Pierrot lunaire, une œuvre de musique vocale d'Arnold Schönberg.) en termes de quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) et de couverture du cycle lunaire. Ces mesures nous renseignent sur la structure interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la...) de Lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du...), en mettant en évidence la présence d'un noyau liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est...) de 300 km de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre...), et permettent de réaliser des tests de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.) comme le test de l'invariance de Lorentz.


Fonctionnement d'un cube d'angles constituant le réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des...) de rétro-réflecteurs: le laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique)...) est systématiquement réfléchi vers sa source d'émission, quel que soit son angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts...) d'incidence.
Crédits: V. Pantaloni

Grâce à ce savoir-faire, la station de Grasse a réalisé les premières mesures de distance aller-retour sur l'orbiteur (Dans le domaine de l'astronautique, un orbiteur est un vaisseau satellisé autour d'une planète....) Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de...) qui dispose d'un petit réseau de rétro-réflecteurs de dimensions 15×18cm. La faible dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce...) de ce panneau, en comparaison avec les réflecteurs déposés à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) de la Lune par les missions Apollo et Lunokhod (Les Lunokhod 1 et 2 sont les deux premiers robots roulants envoyés sur la lune par l'Union...), rend l'exercice bien plus difficile. Afin d'optimiser le pointage des tirs lasers de la station de Grasse vers le LRO, l'équipe POLAC du Syrte-Observatoire de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région...) a réalisé des prévisions très fines de l'orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps...) de la sonde (Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des...).

Le 4 septembre 2018, Grasse a mesuré 67 retours en deux sessions de 6 minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un...). Des retours clairs ont également été enregistrés lors de deux sessions supplémentaires les 23 et 24 août 2019 pour lesquelles la rotation active du LRO a été effectuée par la NASA afin que les réflecteurs soient en vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et...) de la station. Les échos mesurés ont donné des résidus sur la mesure de distance inférieurs à 3 cm par rapport à la trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et...) LRO reconstruite. Cette expérience fournit une nouvelle méthode pour vérifier la possible accumulation de poussière sur les réflecteurs de la surface lunaire, ceux du LRO n'étant pas soumis à ce phénomène.


Vue rapprochée du réseau de rétro-réflecteurs (a) monté sur la sonde LRO (b)

En savoir plus:

First two-way laser ranging to a lunar orbiter (Orbiter est un simulateur de vol spatial réaliste, diffusé sous forme de graticiel (mais non open...): infrared observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) from the Grasse station to LRO's retro-reflector array - Earth Planets Space 72, 113.

Erwan Mazarico, Xiaoli Sun (Sun Microsystems (NASDAQ : SUNW) est un constructeur d'ordinateurs et un éditeur de...), Jean-Marie Torre, Clément Courde, Julien Chabé, Mourad Aimar, Hervé Mariey, Nicolas Maurice, Michael K. Barker, Dandan Mao, Daniel R. Cremons, Sébastien Bouquillon, Teddy Carlucci, Vishnu Viswanathan, Frank G. Lemoine, Adrien Bourgoin, Pierre Exertier, Gregory A. Neumann, Maria T. Zuber & David E. Smith.

https://doi.org/10.1186/s40623-020-01243-w

Contact:

Julien Chabé - Géoazur - chabe@geoazur.unice.fr
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