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Lancé par Vega, le satellite Lares s'apprête à tester la relativité générale

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Avec le satellite Lares (Laser Relativity Satellite), qui vient d'être satellisé par le lanceur Vega, les physiciens vont tenter de mesurer avec plus de précision que Gravity Probe B le fameux effet Lense-Thirring. S'ils réussissent, on disposera d'un nouveau test pour poser des contraintes sur des théories relativistes de la gravitation, différentes de celle d'Einstein.

Une vue de Lares avant son lancement. © ESA, Cnes, Arianespace, Optique Video du CSG, S. Martin

La relativité générale est l'une des plus belles théories physiques et si ses fondations sont solides, elle est encore relativement mal testée en comparaison de ce qui a été fait pour l'électrodynamique quantique. Il se pourrait donc que de légers écarts aux prédictions de la théorie relativiste de la gravitation d'Einstein soient à portée de main si l'on est capable de pousser plus loin la précision des observations, au laboratoire ou en astrophysique.

De fait, des variantes ou des prolongements de la relativité générale ont été proposés pour expliquer l'énergie noire, comme les théories f(R), ou comme conséquence des tentatives de constructions d'une théorie quantique de la gravitation. La théorie des cordes, par exemple, autoriserait dans certaines de ses versions des violations du principe d’équivalence ou de l'invariance de Lorentz.

Une fenêtre possible pour mettre en évidence des signes d'une théorie au-delà de la relativité générale est celle de l'observation et de la mesure du fameux effet Lense-Thirring. On pense y être parvenu avec la sonde Gravity Probe B, mais la précision obtenue n'est pas excellente : 19 %.

Lares encore au laboratoire de montage. © Agenzia Spaziale Italiana

Un groupe de chercheurs italiens pense pouvoir atteindre une précision de l'ordre de 1 % à l'aide du satellite Lares (Laser Relativity Satellite). Il s'agit d'une petite sphère de tungstène équipée de 92 rétroréflecteurs laser basés sur le même principe que ceux présents sur Lunokhod 1.

Lares, le successeur des Lageos

Ces rétroréflecteurs permettent des mesures de télémétrie laser sur satellite (en anglais Satellite laser ranging ou SLR). La technique est employée depuis longtemps pour mesurer précisément les orbites de satellites, entre autre pour des expériences de géodésie ou même pour étudier les mouvements de la tectonique des plaques.

Le principe est le suivant. Des stations au sol formant un réseau mondial envoient des impulsions laser vers un satellite artificiel équipé de rétroréflecteurs. Le signal est réfléchi puis détecté par un télescope solidaire de l'émetteur laser et la mesure du temps mis par ce signal pour revenir permet de déterminer la distance du satellite avec une précision de l'ordre de quelques millimètres.

Ce n'est pas la première fois que l'on va tenter de mettre en évidence et même de mesurer l'effet Lense-Thirring avec cette technique. Voilà des années que des physiciens italiens affirment y être parvenus avec les satellites Lageos (Laser Geodynamics Satellite). C'est en particulier ce que pense le physicien italien Ιgnazio Ciufolini, bien connu entre autres pour le livre qu'il a écrit avec John Wheeler sur la relativité générale. Selon Ciufolini, Lageos aurait même permis d'atteindre une précision de l'ordre de 10 %. Toutefois, un débat existe sur la solidité de l'estimation de l'erreur des mesures réalisées avec les Lageos et c'est pourquoi on ne parle généralement que de Gravity Probe Blorsque l'on veut citer une preuve de l'effet Lense-Thirring.

Espérons que tout va changer avec la mise en orbite de Lares à 1.400 km de la surface de la Terre par Vega.

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