La NASA active son horloge atomique spatiale

La semaine dernière, NASA a activé son horloge atomique spatiale, baptisée Deep Space Atomic Clock (DSAC), rappelle Slashgear. Cet instrument avait été transporté en orbite par une fusée de SpaceX le 25 juin dernier, en même temps que les satellites du projet Starlink. Après un mois passé sagement en orbite autour de la Terre, elle démarre ainsi une mission d’un an durant laquelle elle va être testée de toutes les façons possibles et imaginables. A première vue, l’idée peut paraître curieusement insignifiante. Pourquoi diable aurait-on besoin d’un appareil très avancé, au nom aussi sophistiqué, pour connaître l’heure dans l’espace ? La réponse se trouve dans les grands principes de base de la navigation.

Aujourd’hui, pour mesurer des distances – en particulier des distances très importantes -, on ne peut plus se permettre une simple observation. A la place, on émet un signal dont on connaît la vitesse en direction d’un récepteur. On détermine ensuite combien de temps le signal a mis pour effectuer le trajet en mesurant le temps entre l’émission et le moment où le signal atteint le récepteur. Une vitesse se calculant à l’aide du quotient de la distance et du temps nécessaire pour la parcourir, on peut facilement calculer la distance entre les deux objets. Et donc par extension, on peut déterminer la position absolue d’un objet à partir de sa position par rapport à tous les autres.

Enfin, à une condition : cette méthode nécessite une précision temporelle incroyable que l’on ne sait atteindre qu’au moyen d’une horloge atomique. Sans rentrer dans le détail, ces instruments se basent sur la périodicité incroyablement précise de certains phénomènes qui ont lieu à l’échelle de l’atome dans le cadre de réactions nucléaires. Pour plus de détail sur leur fonctionnement, la NASA a rédigé une excellente explication où elle aborde également certaines spécificités techniques de sa DSAC. Ces outils de pointe sont aujourd’hui utilisés partout pour mesurer des temps ou des fréquences avec la meilleure précision dont nous disposions : moins d’une seconde d’erreur tous les 25 millions d’années ! De quoi permettre une synchronisation parfaite de tous les systèmes de communication du monde, rien que ça.

Le futur de la navigation spatiale

Cette Deep Space Atomic Clock a donc pour vocation à effectuer toutes ces mesures temporelles directement à bord d’un vaisseau spatial. Il ne s’agit pas de confort, mais bien d’une réelle nécessité car actuellement, les vaisseaux dépendent encore de la navigation calculée sur Terre. Mais les temps de communication augmentent avec la distance, et lors d’un voyage interplanétaire voire interstellaire, ils pourraient devenir bien trop importants au point d’être inabordables en pratique. Il faut donc que le vaisseau puisse calculer sa position et ses paramètres orbitaux de façon autonome. Mais pas question de le faire avec un appareil qui ne soit pas d’une précision absolue. En astronautique, une erreur en apparence ridicule peut faire la différence entre arriver à portée de la planète visée… ou la rater de centaines de milliers de kilomètres, et ainsi partir à la dérive vers les confins de l’espace.

C’est précisément la raison d’être de ce prototype d’horloge atomique embarquée : s’assurer de la précision de toutes les mesures de navigation. Et pour s’assurer qu’il s’agit d’une technologie assez fiable pour que le guidage de nos astronautes en dépende, les ingénieurs devront tester l’engin jusqu’à la nanoseconde. Les résultats promettent d’être impressionnants, et encore meilleurs que ceux des horloges atomiques traditionnelles par plusieurs ordres de grandeur. Si les tests se révèlent concluants, il s’agira en tout cas d’une case importante de cochée sur l’immense checklist de l’astronautique, et d’une technologie qui aura à coup sûr sa place dans tous les vols interplanétaires et interstellaires à venir !

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