Pourquoi la NASA expérimente les horloges atomiques dans l'espace lointain

Pourquoi la NASA expérimente les horloges atomiques dans l'espace lointain
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Atomique générale Systèmes électromagnétiques

À l'heure actuelle, tous les voyages dans l'espace ont leur origine sur Terre. C'est utile pour la logistique, car tous les vaisseaux spatiaux actuels déterminent leur trajectoire en calculant leurs positions à partir de notre planète. Mais cela entraîne aussi des retards.

En essayant de naviguer dans le vaste espace, un vaisseau spatial peut rester immobile pendant plusieurs minutes alors qu'il attend des signaux de la planète d'origine. La NASA tente donc de couper le cordon sur Terre avec sa nouvelle horloge atomique à espace lointain, qui commence un essai d'un an dans l'espace.

"Chaque vaisseau spatial qui explore l'espace profond est dirigé par des navigateurs ici sur Terre", a déclaré Jill Seubert, l'enquêteur principal adjoint de l'Horloge au Jet Propulsion Lab (JPL) de la NASA, dans un communiqué de presse. "Deep Space Atomic Clock va changer cela en permettant la navigation autonome à bord, ou un vaisseau spatial autonome."

La DSAC sera mise en orbite à la fin du mois de juin sur le satellite Orbital Test Bed, qui volera sur une fusée SpaceX Falcon Heavy.

De la taille d'un grille-pain, la DSAC ne serait pas la première horloge atomique à quitter la Terre. Chaque appareil doté d'un GPS utilise une horloge atomique, probablement sur l'un des centaines de satellites en orbite autour de la planète. Mais la DSAC offre deux choses qu’aucune de ces horloges n’a: la taille et la stabilité. Il est à la fois suffisamment petit pour s’adapter de manière compacte aux engins spatiaux, où la capacité de stockage est la prime ultime, et suffisamment stable pour supporter les rigueurs de quitter l’orbite terrestre.

Les engins spatiaux utilisent aujourd'hui de grandes antennes pour communiquer avec des engins spatiaux lointains, du type que l'on peut trouver au complexe de communications Goldstone Deep Space dans le désert de Mojave en Californie. De la proximité OSIRIS-REx au lointain Voyager 1, Goldstone surveille plusieurs missions – 28 pour être exact – en envoyant des signaux indiquant que le vaisseau spatial ricochet immédiatement. Des horloges précises sur Terre mesurent le trajet du signal dans l'espace et à l'arrière, et ce temps permet aux scientifiques de déterminer la distance de l'engin.

"C'est exactement le même concept qu'un écho", déclare Seubert. "Si je me tiens devant une montagne et que je crie, plus l'écho met longtemps à revenir, plus la montagne est éloignée."

Mais la communication bidirectionnelle prend du temps et des ressources qui pourraient être utilisées plus efficacement, s’il y avait un moyen de les contourner. C'est là que la DSAC entre en jeu.

"Avoir une horloge à bord permettrait la navigation radio à bord et, associé à la navigation optique, offrirait aux astronautes un moyen plus précis et plus sûr de naviguer eux-mêmes", a déclaré Todd Ely, chercheur principal en horloge atomique de Deep Space.

La technologie pourrait permettre aux satellites basés sur Terre de se concentrer davantage sur la Terre, mais l'utilisation la plus intrigante concerne d'autres mondes, où ils pourraient aider à créer un précédent dans la création d'une organisation basée sur l'homme. Si plusieurs DSAC étaient en orbite autour de Mars, par exemple, ils pourraient créer un réseau de type GPS capable de donner des instructions aux humains et aux robots à la surface de la planète.

"L'horloge atomique dans l'espace lointain aura la capacité d'aider à la navigation, non seulement localement mais également sur d'autres planètes", a déclaré Eric Burt, responsable du développement de l'horloge ionique. "Une façon d'y penser est comme si nous avions un GPS sur d'autres planètes."

Il y a des raisons d'être optimiste. Lors des tests en laboratoire, la DSAC s'est révélée 50 fois plus précise que les horloges GPS modernes. Selon la NASA, il s'agit d'une "erreur d'une seconde tous les 10 millions d'années". L'essai de l'horloge dans l'espace sera le premier d'un long voyage vers une utilisation quotidienne en mission.

La NASA espère que la DSAC pourra guider les engins spatiaux au début des années 2030. À ce stade, l’Agence espère avoir établi une présence permanente autour de la Lune et envisage de se poser sur Mars. Lorsque le premier astronaute monte sur la planète rouge, il se peut que ce soit avec l'aide d'une horloge atomique dans l'espace lointain.

Source: NASA