Tester dans l'espace l'universalité de la chute libre

Le satellite MicroSCOPE, fruit d'une coopération européenne (1), sera au cœur des débats, le 15 décembre prochain, au cours de la conférence "La gravitation à l'épreuve de l'espace" à Paris, organisée dans le cadre de l'année mondiale de la physique. Lancé au printemps 2008, ce microsatellite devra vérifier le principe d'équivalence dans l'espace. Un véritable défi attend MicroSCOPE.


Nous savons depuis Galilée que quels que soient la nature et le poids de deux corps lâchés dans le vide, tous deux touchent le sol au même instant. C'est ce que les physiciens appellent le principe d'équivalence, caractérisant le phénomène fondamental de la gravité. Il constitue l'un des fondements de la théorie de la relativité générale d'Einstein.

Or, des théories plus récentes prévoient la violation de ce principe à partir d'un certain niveau de précision de l'expérience. Au sol ou à l'aide d'observations astronomiques, le principe d'équivalence a été vérifié avec une précision de 10^-13. MicroSCOPE transposera l'expérience dans l'espace, et comparera le mouvement relatif de deux corps en orbite, en profitant de la chute libre permanente dont est animé un satellite. Leurs trajectoires respectives pourront alors être observées très finement sur une distance de plusieurs millions de kilomètres, et la précision attendue est 100 fois meilleure que celle des expériences faites au sol.

Quel que soit le résultat des investigations du microsatellite, les bénéfices seront multiples:

1. Si le microsatellite confirme le principe d'équivalence: la recherche fondamentale pourra continuer à s'appuyer sur la théorie de la relativité générale pour pousser plus loin ses modèles en astrophysique et en cosmologie par exemple ;

2. Si ses mesures infirment ce principe: les scientifiques devront trouver d'autres forces ou particules pour expliquer le phénomène de gravitation, ce faisant ils feront considérablement avancer la science de la matière ;

3. Par ailleurs, compte tenu de l'extrême précision attendue des mesures, MicroSCOPE utilise une technologie destinée à compenser très finement les forces perturbatrices subies par le satellite. Cette technologie est indispensable à certaines missions de vols en formation (vols de plusieurs satellites en même temps) qui requièrent une coordination parfaite des trajectoires des satellites.

Le CNES, qui finance le programme à hauteur de 90 %, est en charge du développement du système complet et de la réalisation du satellite.

(1) CNES, ONERA, Observatoire de la Côte d'Azur, le laboratoire allemand ZARM et l'ESA