L’ESA et le CNES signent l’accord relatif à l’horloge atomique PHARAO

L'ACES contenant PHARAO
15 décembre 2009

Mme Simonetta Di Pippo, Directrice des Vols habités à l’ESA, et M. Thierry Duquesne, Directeur de la Prospective, de la Stratégie, des Programmes, de la Valorisation et des Relations internationales au CNES, ont signé aujourd’hui, au Siège du CNES à Paris, un accord ouvrant la voie à l’installation d’une horloge de très haute précision à l’extérieur du laboratoire européen Columbus de la Station spatiale internationale (ISS).

Le Projet d’Horloge Atomique par Refroidissement d’Atomes en Orbite (PHARAO) sera associé à une autre horloge atomique, le Maser spatial à Hydrogène (SHM), pour former l’Ensemble Horloge atomique spatiale (ACES) de l’ESA, qui affichera une précision de 1x10-16, soit une erreur de temps de l’ordre de 1 seconde sur 300 millions d’années.

Cette horloge atomique spatiale de nouvelle génération jouera un rôle déterminant pour ce qui est de tester avec précision la théorie de la relativité générale d’Einstein. Elle contribuera par ailleurs à l’exactitude et à la stabilité à long terme des échelles de temps mondiales, par exemple du Temps atomique international (TAI) et du Temps universel coordonné (UTC), de même qu’elle aidera à développer des applications en géodésie et participera à des applications en télédétection via le réseau GNSS.

« La signature de cet accord marque une nouvelle étape pour les études de physique fondamentale dans l’espace », a déclaré Mme Di Pippo. « PHARAO et ACES compléteront la liste des projets européens de première importance qui utilisent l’ISS en tant que plateforme de recherche et banc d’essai de nouvelles technologies ».

Module Columbus avec l'ACES contenant PHARAO

Le bon accueil réservé à ce projet est partagé par M. Thierry Duquesne, pour qui « cet accord matérialise le lien étroit entre le CNES et l’ESA ainsi que leur volonté de coopérer à des projets aussi importants ».

L’échelle de temps générée à bord d’ACES est le fruit de l’excellente stabilité à court terme du maser spatial à hydrogène ainsi que de l’exactitude et de la stabilité à long terme de l’horloge atomique au césium PHARAO. Le signal de temps d’ACES sera envoyé au sol via une liaison hyperfréquences spécifique, ce qui permettra de procéder à des comparaisons entre horloges spatiales et horloges terrestres.

La conduite opérationnelle d’ACES, avec ses deux horloges atomiques PHARAO et SHM, ainsi que du comparateur de fréquences et de la liaison hyperfréquences sera assurée depuis le Centre des opérations de soutien aux utilisateurs d’ACES, installé au CADMOS, à Toulouse. A cet effet, il sera fait appel aux moyens du réseau sol européen de l’ISS, et notamment au Centre de contrôle Columbus ainsi qu’à un réseau spécial de terminaux hyperfréquences reliés aux horloges atomiques terrestres les plus stables et les plus précises.

Schéma de l'ACES

Au titre de cet accord, le CNES financera et développera l’horloge atomique PHARAO et la livrera à l’ESA en vue de son intégration dans l’Ensemble ACES. Il apportera également un soutien aux essais de fonctionnement et livrera la console nécessaire à l’exploitation au sol de l’horloge PHARAO depuis le CADMOS. De son côté, l’ESA développera ACES et le matériel nécessaire pour accueillir PHARAO, et elle intégrera les opérations PHARAO dans le schéma européen d’exploitation de l’ISS et de Columbus. L’ESA développera en outre le SHM dans le cadre du Programme européen de recherche et d’applications en sciences physiques et sciences de la vie (ELIPS) de l’ESA. Le SHM est, à l’origine, un projet suisse.

ACES doit être lancé au deuxième semestre 2013 à bord du compartiment de fret non pressurisé du véhicule de transfert japonais H-TV ou sur le module de transport commercial SpaceX. Une fois arrivé en orbite, ACES sera installé au moyen du bras télémanipulateur sur la plate-forme pour charges utiles externes de Columbus, orientée vers la Terre. En contrepartie du lancement d’ACES et de quatre autres charges utiles extérieures, l’ESA fournit à la NASA la coupole d’observation. La coupole doit être lancée en février 2010, en même temps que l’élément de jonction n°3, autre module européen pressurisé de l’ISS.

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