Avec le pro­jet Pha­rao, la mise en orbi­te d’une hor­lo­ge à ato­mes froids per­met­tra une mesu­re ultra-précise du temps.

Mais d’où leur vient cet­te obses­sion pour la ponc­tua­li­té ? Le Pro­jet d’horloge ato­mi­que par refroi­dis­se­ment d’atomes en orbi­te (Pha­rao) vise à obte­nir une mesu­re du temps qui ne dévie­rait que d’une secon­de tous les 300 mil­lions d’années. Pour cela, le Cen­tre natio­nal d’études spa­tia­les s’est asso­cié avec plu­sieurs labo­ra­toi­res euro­péens dont celui des sys­tè­mes de réfé­ren­ce temps et espa­ce du CNRS.

Depuis 1967, la défi­ni­tion de la secon­de repo­se sur une pro­prié­té des ato­mes : exci­tés par un apport d’énergie, ils émet­tent des radia­tions dont les oscil­la­tions sont par­fai­te­ment connues pour cer­tains. C’est le cas du césium 133. À bord des satel­li­tes du sys­tè­me GPS, des hor­lo­ges ato­mi­ques l’utilisent com­me éta­lon pour régu­ler leur mesu­re du temps. Celle-ci est four­nie aux récep­teurs sur Ter­re et sert au cal­cul de leur posi­tion géo­gra­phi­que. Cepen­dant, d’après la théo­rie de la rela­ti­vi­té géné­ra­le d’Einstein, le temps s’écoule dif­fé­rem­ment sur Ter­re et dans l’espace, indui­sant des erreurs pour notre sys­tè­me de posi­tion­ne­ment.

L’heure en ape­san­teur

En 2018, Pha­rao enver­ra sur la Sta­tion Spa­tia­le Inter­na­tio­na­le (ISS) une hor­lo­ge ato­mi­que par­ti­cu­liè­re : la tem­pé­ra­tu­re de ses ato­mes de césium ten­dra vers le zéro abso­lu (-273° C). Or, le froid ralen­tit les ato­mes. Cou­plée à des condi­tions pro­ches de l’apesanteur sur l’ISS, cet­te pro­prié­té per­met­tra de détec­ter les radia­tions qu’ils émet­tent avec plus d’exactitude. La mesu­re du temps obte­nue sera dix fois plus sta­ble que cel­le four­nie par les satel­li­tes GPS actuels. De quoi ser­vir la pré­ci­sion du posi­tion­ne­ment par satel­li­tes, mais aus­si véri­fier plus fine­ment les pré­dic­tions d’Einstein.

Xavier Boi­vi­net

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