19 Janvier 2013

Lunakhod répond 40 ans plus tard !

La nuit du 19 mars 2013 sur le plateau de Calern dans l’arrière-pays de Grasse, la station de télémétrie MéO de l’Observatoire de la Côte d’Azur a tiré au laser sur la Lune et a détecté des échos provenant du réflecteur Lunakhod 1 dont la trace avait été perdue pendant près de 40 ans !

Le rover Lunakhod 1 portant le rétro-réflecteur de fabrication française a été déposé sur la Lune le 17 novembre 1970 au cours de la mission soviétique Luna 17. Il est constitué de 14 coins de cube qui renvoient la lumière laser dans la même direction qu’à son arrivée à la surface de la Lune.

Les premiers échos (tirs laser aller et retour Terre-Lune) furent obtenus à l’observatoire du Pic du Midi à la fin de l’année 1970 puis la liaison disparut au début de l’année 1971. En 2010, le rover a pu être localisé à partir d’images de l’orbiteur américain LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) et le 22 avril 2010, des échos ont été obtenus par la station de télémétrie de l’Observatoire Apache Point au nouveau Mexique (USA).

Une station laser désormais centrée sur les liens optiques

Après les premières mesures de télémétrie laser réalisées au Pic du Midi, la France, à la fin des années 70, a développé et mis en œuvre sur le plateau de Calern une station laser dédiée à la mesure de la distance Terre-Llune. Après 30 ans d’activité presque exclusivement consacrée à cette mesure, la station a été rénovée afin de s’ouvrir à de nouvelles activités.

Aujourd'hui appelée MéO (Métrologie Optique), l’activité de la station est désormais centrée sur les liens optiques. La station est impliquée dans de nombreux projets comme le transfert de temps optique (T2L2), la détection des débris spatiaux, les liens cohérents (collaboration Observatoire de Paris), l’optique adaptative (collaboration Onera) et bien sur la télémétrie laser et en particulier la mesure de la distance Terre-Lune qui reste aujourd’hui une priorité forte de l’instrument.

La station est basée sur un télescope Ritchey-Chretien de 1,54 mètre de diamètre à monture Alt-Az et un laser pulsé Nd:YAG. Le même télescope est utilisé pour l'émission, la réception et la visualisation. La commutation de ces voies est assurée par un dispositif à miroirs tournants. Le laser délivre des impulsions de 250 mJ @ 532 nm (vert) à une cadence de 10 tirs par seconde. La durée des impulsions est de 100 ps. La réception des échos est assurée par une photo diode à avalanche associée à des filtres spectraux. Elle est couplée à un dateur d’événement picoseconde. La référence de temps est un maser à hydrogène connecté à des horloges au Césium et des systèmes de transfert de temps micro onde GPS et TwoWay. La visualisation du champ observé est assurée par une caméra ultra sensible (EMCCD) permettant de visualiser les étoiles, les satellites ou les reliefs lunaires.

Les axes mécaniques du télescope sont pilotés par des moteurs à accouplement direct qui permettent de suivre aussi bien des satellites proches à 400 km que des cibles très éloignées comme la Lune.

Etablir les systèmes de référence

La station a fourni en 3 nuits consécutives 11 points « normaux » représentant 10% des observations faites sur le réflecteur de Lunokhod 1 (104 points pour l’Observatoire Apache Point (USA) et 1 point pour l’Observatoire Mac Donald du Texas (USA).

Pour suivre la trajectoire du réflecteur, la station MéO utilise les fichiers de prédiction calculés automatiquement par l'interface web "Prediction and Validation of LLR observations" créée en 2010 par le POLAC (Paris Observatory Lunar Analysis Center).

Cinq réflecteurs ont été envoyés sur la Lune : deux réflecteurs Lunakhods (mission Lunakhod 17 et mission 21) et trois réflecteurs Apollo. Les cinq réflecteurs sont toujours utilisés pour mesurer la distance Terre-Lune, avec une précision millimétrique. Ces expériences ont un grand intérêt pour l’établissement de systèmes de références et pour la physique fondamentale, en testant le Principe d’Équivalence qui est à la base de la théorie de la Relativité Générale d’Einstein, à un niveau de 10-13.

La station MéO du plateau de Calern est ainsi l'une des seules au monde capable d’observer la Lune, avec deux stations américaines (McDonald, Apollo) et une station italienne (Matera). Ces développements ont été soutenus par l’OCA, le CNRS/INSU, la région PACA et le CNES.

Information sur les données

 
Nombre de nuits d'observations
des 12 derniers mois
Nombre de données
des 12 derniers mois
Nombre de données
des 3 derniers mois
 Grasse (France) 101 440

 116

 Matera (Italie) 1947

 16

 Mc Donald (Usa) 8 16

 3

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