Des satellites en dérive pour tester la relativité générale d'Einstein
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2 satellites ont été lancés accidentellement dans une mauvaise orbite. Les scientifiques vont utiliser cet accident pour tester l’une des prédictions de la théorie de la relativité générale d’Einstein. La prédiction est qu’une horloge tourne plus lentement lorsqu’elle est proche d’objets massifs.
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Les satellites, gérés par l’agence spatiale européenne (ESA), ont souffert d’un mauvais lancement par le lanceur russe Soyus. Ils ont été mis sur une orbite elliptique plutôt que circulaire. Ces satellites étaient destinés pour Galileo qui est le projet de GPS par l’Europe. Mais malgré leur mauvaise orbite, ces satellites possèdent toujours une horloge atomique. Et selon la relativité générale, le tic-tac de ces horloges doit ralentir lorsque les satellites se rapprochent de la Terre à cause de leur mauvaise orbite. Et c’est possible parce que la gravité terrestre déforme l’espace-temps. Et les horloges doivent accélérer lorsque les satellites s’éloignent de la Terre.
Le 9 novembre 2015, l’ESA a annoncé que des équipes au ZARM (Center of Applied Space Technology and Microgravity) en Allemagne et le département du Time’s Space Reference Systems à l’observatoire de Paris vont surveiller cette baisse et augmentation de la vitesse du tic-tac. En comparant la vitesse de l’horloge avec l’altitude des satellites, les scientifiques pourront tester la précision de la théorie de la relativité générale. La mesure sera faite par des lasers provenant de stations terrestres qui vont être pointées vers les satellites.
Le lancement d’un satellite est très couteux en temps et en argent et utiliser ce type d’accident est une idée brillante selon Gerald Gwinner, un physicien de l’université de Manitoba au Canada. C’est un scénario classique dans le genre : Si la vie vous donne des citrons, faites-en de la limonade. En 1976, la NASA avait lancé une horloge atomique à bord du Gravity Probe A depuis la surface de la Terre. Cette horloge a été lancée à 10 000 kilomètres d’altitude et on a ensuite comparé avec une horloge identique sur Terre. Mais la sonde est restée en l’air uniquement pendant 2 heures. En revanche, les satellites prévus pour Galileo vont rester en l’air pendant un an en tombant et en s’élevant de la Terre à une distance de 8 500 kilomètres à raison de 2 fois par jour.
Ce test est le premier du genre pour améliorer l’expérience de 1976 selon l’ESA. Ce sera la mesure la plus précise sur l’influence de la gravité sur le temps qui passe. Notons qu’une expérience de 2010 avait déjà effectué et qui prétendait qu’elle était plus précise, mais les résultats de l’expérience sont controversé pour la communauté scientifique.
L’ESA va publier ses résultats dans environ 12 mois et ils seront 4 fois plus précis que Gravity Probe A. L’agence vise une précision de 0,004 %. Personne ne s’attend à que la relativité générale fasse un faux pas avec cette expérience. Elle a été prouvée à maintes reprises depuis qu’elle a été énoncée il y a près d’un siècle. Mais selon Gwinner, cette théorie est toujours fascinante et il est important de pousser nos connaissances dans leurs dernières limites pour voir si on trouve la moindre déviation.
Une prochaine expérience de l’ESA appelé ACES (Atomic Clock Ensemble in Space) est prévue pour être effectuée à la station spatiale internationale en 2017. Elle va repousser encore plus la relativité générale avec une précision de 0,0002 %. Dans le même temps, on essaie de corriger les orbites de ces satellites à la dérive. Cela signifie qu’ils pourront toujours faire partie du système Galileo tout en fournissant une nouvelle preuve de la théorie de la relativité générale.
