{"id":11409,"date":"2024-01-22T20:11:23","date_gmt":"2024-01-22T20:11:23","guid":{"rendered":"https:\/\/www.africa-press.net\/sao-tome-e-principe\/politique\/carioqa-lechelle-quantique-appliquee-a-la-masse-gravitationnelle-de-la-terre"},"modified":"2024-01-22T21:28:12","modified_gmt":"2024-01-22T21:28:12","slug":"carioqa-lechelle-quantique-appliquee-a-la-masse-gravitationnelle-de-la-terre","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.africa-press.net\/sao-tome-e-principe\/toutes-les-actualites\/carioqa-lechelle-quantique-appliquee-a-la-masse-gravitationnelle-de-la-terre","title":{"rendered":"Carioqa : l\u2019\u00e9chelle quantique appliqu\u00e9e \u00e0 la masse gravitationnelle de la Terre"},"content":{"rendered":"

Africa-Press – S\u00e3o Tom\u00e9 e Pr\u00edncipe. <\/strong><\/span>Pre\u0301dire la prochaine survenue d\u2019un se\u0301isme ou d\u2019une e\u0301ruption volcanique, e\u0301valuer les pertes de glace ou d\u2019eau a\u0300 l\u2019aune du changement climatique… Ces de\u0301fis scientifiques pourraient e\u0302tre releve\u0301s gra\u0302ce a\u0300 des instruments quantiques orbitaux actuellement a\u0300 l\u2019e\u0301tude. Initie\u0301e en de\u0301cembre 2022, l\u2019ambitieuse mission de de\u0301monstration technologique Carioqa est entre\u0301e le 16 janvier \u201cdans la phase A de faisabilite\u0301, explique Christine Fallet, chef du projet au Centre national d\u2019e\u0301tudes spatiales de France (Cnes). Pendant un an, nous allons non seulement e\u0301tudier l\u2019instrument mais aussi le satellite et le segment sol qu\u2019il faut mettre en place pour cette mission. L\u2019objectif est de mettre la mission en orbite avant la fin de la de\u0301cennie, soit a\u0300 l\u2019horizon 2030.\u201d<\/p>\n

Un acce\u0301le\u0301rome\u0300tre atomique pour la premie\u0300re fois a\u0300 bord d\u2019un satellite<\/b><\/p>\n

Concre\u0300tement, la mission Carioqa PMP (pour Cold Atom Rubidium Interferometer in Orbit for Quantum Accelerometry \u2013 Pathfinder Mission Preparation) vise a\u0300 embarquer, pour la premie\u0300re fois a\u0300 bord d\u2019un satellite, un acce\u0301le\u0301rome\u0300tre atomique. Les acce\u0301le\u0301rome\u0300tres font aujourd\u2019hui partie de notre quotidien en mesurant par exemple, avec notre smartphone, notre nombre de pas effectue\u0301s ou de kilome\u0300tres parcourus et la vitesse de de\u0301placement.<\/p>\n

Pour cela, ils mesurent en trois dimensions les acce\u0301le\u0301rations line\u0301aires d\u2019un objet mobile. \u201cQu\u2019il s\u2019agisse d\u2019acce\u0301le\u0301rome\u0300tres classiques ou quantiques, le principe est le me\u0302me: on mesure avec des capteurs de position les de\u0301placements d\u2019une masse-test au c\u0153ur de l\u2019instrument de manie\u0300re a\u0300 en de\u0301duire l\u2019acce\u0301le\u0301ration, explique Thomas Le\u0301ve\u0300que, responsable de l\u2019instrument Carioqa au Cnes. Dans les acce\u0301le\u0301rome\u0300tres classiques, cette masse-test est une masse macroscopique, un petit cube en me\u0301tal par exemple. Pour les acce\u0301le\u0301rome\u0300tres atomiques, dits quantiques, le ro\u0302le de cette masse-test est joue\u0301 par un gaz d\u2019atomes de rubidium ralentis dans une enceinte a\u0300 vide par des faisceaux laser. Ils sont ainsi extre\u0302mement refroidis jusqu\u2019a\u0300 quelques picokelvins au-dessus du ze\u0301ro absolu.\u201d Cette petite boule d\u2019atomes \u201ccongele\u0301s\u201d va alors se comporter de manie\u0300re parfaitement balistique, soumise uniquement a\u0300 la force gravitationnelle et va jouer a\u0300 l\u2019e\u0301chelle nanoscopique le ro\u0302le du petit cube de me\u0301tal, dont on pourra mesurer l\u2019acce\u0301le\u0301ration gra\u0302ce aux ondes de matie\u0300re associe\u0301es aux atomes \u2013 selon les lois de la me\u0301canique quantique.<\/p>\n

Au centre, nuage d\u2019atomes de rubidium refroidis par laser a\u0300 quelques dizaines de microkelvins, pie\u0301ge\u0301s dans un champ magne\u0301tique. Cre\u0301dits: Paul-Eric POTTIE\/LPL\/CNRS Photothe\u0300que<\/p>\n

Carioqa, c\u2019est aussi aujourd\u2019hui un consortium scientifique de seize partenaires europe\u0301ens de cinq pays diffe\u0301rents, ainsi que des industriels, finance\u0301 en grande partie par la Commission Europe\u0301enne dans le cadre du programme Horizon 2030. C\u2019est aussi l\u2019occasion de valoriser l\u2019expertise acade\u0301mique mondiale de\u0301veloppe\u0301e dans les laboratoires franc\u0327ais et dans une moindre mesure allemands. Une excellence qui explique pourquoi l\u2019Union europe\u0301enne s\u2019est naturellement tourne\u0301e vers les agences spatiales de ces deux pays, le Cnes et le DLR, lorsqu\u2019elle a de\u0301cide\u0301 de faire du quantique une priorite\u0301 europe\u0301enne.<\/p>\n

Concevoir un instrument spe\u0301cifique aux conditions spatiales<\/b><\/p>\n

Mais avant de re\u0301aliser des pre\u0301visions sismiques fines, le chemin sera long. \u201cAujourd\u2019hui, les acce\u0301le\u0301rome\u0300tres quantiques fonctionnent bien au sol, indique Thomas Le\u0301ve\u0300que. Ces instruments sont produits de manie\u0300re industrielle depuis une dizaine d\u2019anne\u0301es et sont utilise\u0301s au sol pour la ge\u0301ophysique, par exemple. Mais pour utiliser cette technologie dans l\u2019espace, il faut concevoir un instrument compact pour une plate-forme satellitaire. Il faut que les composants soient compatibles avec l\u2019environnement spatial, les vibrations, les chocs, les radiations et les variations thermiques.\u201d Autre e\u0301cueil a\u0300 contourner: sur terre, les micro-cubes de nos smartphones et les boules d\u2019atomes frigorifie\u0301s des acce\u0301le\u0301rome\u0300tres quantiques sont soumis a\u0300 la gravite\u0301. Mais en orbite, dans un environnement de microgravite\u0301, \u201cles atomes ne bougent plus, remarque Thomas Le\u0301ve\u0300que. De ce fait, la manie\u0300re de les interroger va e\u0302tre comple\u0300tement diffe\u0301rente. Cela nous oblige a\u0300 concevoir un instrument spe\u0301cifique aux conditions spatiales.\u201d<\/p>\n

Cartographier la gravite\u0301 terrestre avec une pre\u0301cision ame\u0301liore\u0301e d\u2019un facteur 10 ou 100<\/b><\/p>\n

\u201cNous fondons de gros espoirs sur cette technologie tout a\u0300 fait nouvelle, qui a de\u0301ja\u0300 re\u0301volutionne\u0301 l\u2019instrumentation pour des usages terrestres, remarque Fe\u0301lix Perosanz, responsable du programme Terre-Solide au Cnes. Les acce\u0301le\u0301rome\u0300tres permettent en effet de mesurer la gravite\u0301 terrestre pour re\u0301pondre a\u0300 des questions scientifiques, mais aussi pour de nombreuses applications dans le domaine de l\u2019observation de la Terre. Pour la prospection minie\u0300re, par exemple, les mate\u0301riaux ayant des signatures gravifiques diffe\u0301rentes selon leur densite\u0301.\u201d De me\u0302me, il y a une signature gravifique propre aux mouvements de magma sous les volcans avant une e\u0301ruption, aux zones de subduction avant un se\u0301isme, a\u0300 la perte de masse d\u2019une calotte glaciaire ou d\u2019un glacier due a\u0300 leur fonte, etc.<\/p>\n

Si la de\u0301monstration technologique de Carioqa atteint ses objectifs, elle ouvrira la voie a\u0300 des missions qui devraient re\u0301volutionner la gravime\u0301trie spatiale dans la de\u0301cennie 2030-2040.<\/p>\n

\u201cLes acce\u0301le\u0301rome\u0300tres mesureront non pas la gravite\u0301 directement, pre\u0301cise Fe\u0301lix Perosanz, mais les acce\u0301le\u0301rations du satellite dont on de\u0301duira la gravite\u0301 terrestre. Il sera ainsi possible de cartographier depuis l\u2019espace la gravite\u0301 terrestre avec une pre\u0301cision ame\u0301liore\u0301e d\u2019un facteur 10 ou 100 peut-e\u0302tre par rapport a\u0300 ce que l\u2019on fait aujourd\u2019hui, ce qui permettra de de\u0301tecter les phe\u0301nome\u0300nes lie\u0301s aux e\u0301ruptions, se\u0301ismes, fontes, non plus in situ mais au travers d\u2019une cartographie globale de Ta terre.\u201d<\/p>\n

Depuis 2002, les satellites de la mission Grace (Gravity Recovery And Climate Experiment) puis Grace-FO de la Nasa et du DLR produisent mensuellement des cartes du champ de gravite\u0301 de la Terre 1000 fois plus pre\u0301cises que celles qui existaient jusque-la\u0300. Ces donne\u0301es permettent de mieux comprendre des processus naturels a\u0300 grande e\u0301chelle: la circulation des grands courants oce\u0301aniques, la re\u0301partition des eaux dans les grands bassins hydrographiques, l\u2019e\u0301volution des glaces polaires ou encore les e\u0301coulements des roches magmatiques du manteau terrestre.<\/p>\n

15 ans d\u2019observations terrestres avec la mission Grace de la Nasa (en anglais):<\/b><\/p>\n

Reste que \u201cdepuis l\u2019espace, on observe surtout la gravite\u0301 de la globalite\u0301 de la Terre, remarque Fe\u0301lix Perosanz. Re\u0301ussir a\u0300 distinguer la signature d\u2019un glacier qui fond, c\u2019est e\u0302tre capable de se\u0301parer ce signal par rapport a\u0300 la masse de la Terre dans sa globalite\u0301, soit quelques millions de tonnes sur les milliards de milliards de tonnes de la masse de la Terre !\u201d Si l\u2019on y parvient, il serait alors possible, par exemple, d\u2019e\u0301valuer l\u2019intensite\u0301 des se\u0301cheresses et des inondations en fonction des changements de masse d\u2019eau.<\/p>\n

Avec Carioqa, l\u2019Europe prend une longueur d\u2019avance sur ses concurrents en Chine et aux E\u0301tats-Unis. \u201cUn avantage lie\u0301 a\u0300 un investissement acade\u0301mique de longue date, des experts reconnus notamment par des prix Nobel, souligne Fe\u0301lix Perosanz. Il s\u2019agit maintenant de conserver et de concre\u0301tiser cette avance.\u201d<\/p>\n

Centre national d\u2019e\u0301tudes spatiales (CNES)<\/p>\n

Pour plus d’informations et d’analyses sur la S\u00e3o Tom\u00e9 e Pr\u00edncipe<\/a>, suivez Africa-Press<\/a><\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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