Modélisation relativiste des observations astrométriques et des missions spatiales

Le satellite Microscope, lancé en avril 2016, avait pour objectif principal de tester la validité du principe d’équivalence faible (WEP pour Weak Equivalence Principle) à une précision de 10^{-15}. Selon ce principe, tous les corps devraient tomber de la même manière dans un champ gravitationnel. Les premiers résultats de la mission ont permis d’obtenir une précision d’environ 10^{-14} $[1]. Ce satellite en orbite terrestre contient comme instrument principal 2 masses test cylindriques concentriques de composition différente (Pt et Ti) dont l’accélération relative est mesurée.

Recherche de matière noire dans le laboratoire

ACES-PHARAO est une mission spatiale dont le but est de réaliser une échelle de temps à bord de la Station Spatiale Internationale, et d’en permettre la comparaison avec les échelles de temps sol réalisées dans différents instituts métrologiques. Le SYRTE est fortement impliqué dans la réalisation et l’exploitation des données de cette mission.

La relativité générale d’Einstein prédit que le temps s’écoule différemment pour deux horloges qui ont une vitesse relative et sont placées dans différents potentiels gravitationnels. Il est donc possible de mesurer une différence de potentiel gravitationnel en comparant les fréquences de deux horloges. Une nouvelle génération d’horloge optique se développe à un rythme élevé. À ce jour, les meilleures d’entre elles atteignent une stabilité de 1.6x10-18 (NIST) en seulement 7 heures de temps d’intégration, une (...)

Les systèmes de positionnement par satellites (GNSS) révèlent la nature intrinsèquement relativiste de l’espace-temps. Le GPS est le premier système à grande échelle pour lequel les ingénieurs ont dû prendre en compte la théorie de la Relativité Générale d’Einstein. En effet, cette théorie prédit que le temps à bord des satellites s’écoule plus rapidement que pour des horloges au sol. Ainsi, la différence de temps entre une horloge au sol et une horloge dans un satellite GNSS atteint environ 38 microsecondes (...)

Le but de ce nouveau projet est de réaliser des mesures d’interactions à faible distance en utilisant des techniques d’interférométrie atomique. Cette expérience permettra de réaliser des mesures précises de gravité à courte distance, à la recherche d’éventuelles déviations aux lois connues. Ce type de violation est lié aux possibles nouvelles interactions de type gravitationnel avec des portées de l’ordre du micron, postulées dans nombreuses théories d’unification. La mesure de ce type d’interactions est (...)

Dans le cadre des futurs projets spatiaux en physique fondamentale (SAGAS, STE-QUEST, OSS,…) un lien laser cohérent pour la comparaison des horloges, la navigation, et la transmission des données sera incontournable. Un tel lien est DOLL (Deep Space Optical Laser Link).
Par ailleurs, en environnement terrestre un lien optique cohérent entre un satellite et une station sol (projet Mini-DOLL) a des applications pour la comparaison d’horloges, la détermination des orbites des satellites (mesures (...)