L'extraordinaire boule disco en orbite autour de la Terre

L'un des effets les plus subtils prédits par la relativité générale est un phénomène connu sous le nom de glissement de cadre en rotation. Ceci est causé par un corps en rotation massif, comme une planète, entraînant l'espace-temps avec lui lorsqu'il tourne. Cela provoque la précession de toutes les petites particules en rotation à proximité.

Inutile de dire que l'effet est infime et extrêmement difficile à observer. La différence entre les prédictions d'Einstein et celles de Newton est de l'ordre d'une partie sur quelques milliers de milliards.

Diverses tentatives pour mesurer cela en orbite autour de la Terre ont eu un succès mitigé. Le meilleur était un vaisseau spatial de 750 millions de dollars appelé Gravity Probe B que la NASA a lancé en 2004.

Le vaisseau spatial se composait de quatre petits gyroscopes presque parfaitement sphériques, chacun recouvert d'une couche supraconductrice dans laquelle le mouvement des électrons pouvait être utilisé pour mesurer la rotation.

L'idée était de surveiller de très petits changements dans la façon dont ces gyroscopes tournaient lorsque le vaisseau spatial tournait autour de la Terre. En théorie, cela aurait dû permettre une mesure du glissement de trame avec une précision de 1 %. Cependant, divers problèmes avec le vaisseau spatial ont réduit sa précision à environ 20 %.

Les astrophysiciens aimeraient beaucoup obtenir une meilleure mesure, mais sachez que les chances de réunir l'argent nécessaire pour une autre expérience de ce type sont aussi faibles que l'effet lui-même.

Mais il existe un moyen beaucoup moins coûteux d'atteindre le même objectif, du moins selon l'agence spatiale italienne ASI.

Ces gars-là ont mis une boule disco en orbite autour de la Terre et disent que mesurer soigneusement son orbite depuis le sol devrait produire un résultat similaire.

Cette boule à facettes est un objet extraordinaire. Il est entièrement passif, sans propulseurs ni composants électroniques. Au lieu de cela, il s'agit d'une sphère de tungstène de la taille d'un ballon de football, pesant 400 kg et recouverte de 92 réflecteurs qui permettent de la suivre à l'aide de lasers sur Terre. Ces réflecteurs le font également ressembler à une boule disco.

La petite taille et la grande masse de la balle en font la particule de test la plus parfaite jamais placée en orbite, la première structure aérospatiale jamais fabriquée à partir de tungstène et l'objet le plus dense en orbite autour de n'importe quoi dans le système solaire.

La balle est connue sous le nom de LAser RElativity Satellite ou LARES. Les Italiens l'ont lancé en février de l'année dernière et mesurent soigneusement ses caractéristiques orbitales depuis.

Aujourd'hui, Antonio Paolozzi, de l'Université de Rome La Sapienza et Ignazio Ciufolini, de l'Université du Salento, ont décrit les résultats de ce processus.

Certes, cette expérience ne sera pas facile. L'idée est de mesurer l'orbite de la balle en faisant rebondir des lasers dessus, puis de la comparer avec l'orbite théoriquement prédite qui prend en compte toutes les différentes forces qui doivent agir sur le satellite.

Le problème, bien sûr, est que ces effets sont nombreux, sont souvent subtils et peuvent submerger le signal qu'ils recherchent.

Pour annuler les effets de la plus subtile de ces forces, l'équipe doit comparer les données du LARES avec d'autres particules de test similaires en orbite. Par chance, les Italiens ont déjà en orbite quelques autres boules à facettes, appelées LAGEOS 1 et 2.

Bien que ceux-ci ne soient pas aussi parfaits que LARES, ils fournissent des données depuis plusieurs années.

Paolozzi et Ciufolini sont convaincus que l'analyse produira enfin une mesure précise de la traînée du cadre en rotation. En ajoutant les données orbitales LARES, il sera possible d'éliminer également les effets de [ces perturbations], permettant ainsi d'atteindre une précision d'environ 1%, disent-ils.

Ce sera impressionnant, notamment parce qu'il aura été réalisé à une infime fraction du coût de Gravity Probe B.

Mais il est encore trop tôt pour faire sauter les bouchons de champagne. Comme peuvent en témoigner les physiciens qui ont tenté de mesurer cet effet, ces expériences très sensibles ont tendance à provoquer des surprises étranges.

Je regarderai pour voir comment ils s'en sortent.

Réf : arxiv.org/abs/1305.6823 :LARES lancé avec succès en orbite : description du satellite et de la mission

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