Lancée cette semaine à bord de la nouvelle fusée Vega de l‘Agence spatiale européenne, une sonde spatiale à faible coût qui permettra de tester la théorie générale d’Albert Einstein sur la relativité et pourrait faire mieux que d’une récente mission NASA qui a coûté près de cent fois plus.
Dans le milieu des années 2000, après plus de 40 années de développement, la sonde spatiale Gravity Probe B a détecté l’effet Lense-Thirring. Cet effet, prédit par la théorie d’Einstein, est causé par la rotation de la Terre qui fait glisser le tissu de l’espace et du temps avec elle (2 représentations affichées plus bas). Mais en raison d’un problème technique, l’engin de la NASA n’a pu mesurer l’effet Lense-Thirring qu’avec une précision estimée à pas mieux que 20 %.
Le LARES (LAser Relativity Satellite), a décollé à partir de la Guyane française ce lundi à 7 h, heure locale. Maintenant en orbite, la sonde pourra fournir des données sur l’effet L’ense–Thirring pendant plusieurs années.
Ci-dessous : Le décollage de la fusée Vega porteuse de la sonde LARES.
Le LARES est essentiellement une lourde boule disco qui servira à valider la théorie d’Einstein : La sonde totalement passive est une sphère de métal solide, un alliage de tungstène, qui embarque 362 kilogrammes dans une boule de seulement 35,5 centimètres de large.
La sonde est recouverte avec des réflecteurs afin que, alors que le vaisseau tournera autour de la Terre, un réseau international de stations de télémétrie laser sera en mesure de suivre sa position avec une précision millimétrique.
L’Orbite du satellite autour de notre planète sera inclinée à un angle de l’équateur de la Terre. À partir de calculs basés sur la théorie d’Einstein, l’équipe de Ciufolini s’attend à ce que l’effet Lense-Thirring fasse ralentir la précession du plan orbital du LARES, ou faire pivoter, autour de la Terre lorsque la sonde se laissera entrainer par distorsion de l’espace-temps de notre planète.
Sur plus d’un an, cet effet devrait ajouter quelques dizaines de millionièmes de degré, ce qui signifie qu’il faudrait une dizaine de millions d’années pour que le plan orbital de la sonde pour compléter un tour complet autour de la planète juste à l’aide de l’effet Lense–Thirring. Pourtant, le petit décalage devrait s’élever à environ 4 mètres de déplacement par an, que le système laser de grande envergure devrait être capable de mesurer à moins de 1 % d’exactitude.
Ci-dessous : représentation de l’effet Lense–Thirring (distorsion de l’espace-temps) autour et à cause de la Terre (université Stanford).
Ci-dessous : représentation de l’effet Lense–Thirring autour d’un trou noir (NASA) :
La haute densité du LARES rend la sonde moins sensible à la trainée atmosphérique, qui, à environ 1 450 km au-dessus surface de la Terre, sera très faible, mais non négligeable, selon le chef de mission Ignazio Ciufolini, de l’Université de Salento à Lecce, en Italie. La dense sphère ne sera également pratiquement pas affectée par la pression des radiations du soleil. D’autres effets, tels que le fait que la Terre n’est pas une sphère parfaite, vont véritablement faire varier la précession de l’orbite de la sonde effectuant un tour complet tous les trois ans environ. Mais les chercheurs utiliseront les données de diverses techniques d’analyse, ainsi que des données provenant des missions précédentes, pour extraire la mesure de l’effet Lense–Thirring.
En fin de compte, la théorie d’Einstein passera probablement le test : les scientifiques pensent que la relativité générale devrait éventuellement tomber, mais seulement à des échelles si petites que la physique quantique entre en jeu.
Selon le chef de mission Ignazio Ciufolini:
La relativité générale a été confirmée de façon spectaculaire par toutes les expériences pendant près d’une centaine d’années, mais cela ne signifie pas que l’on devrait cesser de la mettre à l’épreuve.
Sur le site de l’ASE : Succès pour le vol inaugural du nouveau lanceur Vega de l’ASE et sur le site de l’agence spatiale italienne : European launcher for small and medium satellites et LARES : Testing of General Relativity.