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Comment la mission Microscope pourrait révolutionner la physique

Le satellite de la mission Microscope sera mis en orbite le 22 avril.

Le satellite de la mission Microscope sera mis en orbite le 22 avril. - CNES

Prouver le principe de l’universalité de la chute libre, c’est l’objectif d’une expérience incroyable qui va être réalisée dans l’espace par des chercheurs français à partir du 22 avril. Un événement suivi dans le monde entier.

A la fin du XVIe siècle, Galilée avait imaginé lancer deux objets de masse et de composition différente depuis la tour de Pise. Avec l’idée qu’ils tomberaient au même moment au sol. 425 ans plus tard, une équipe du CNES et de l’ONERA s’apprête enfin à réaliser cette expérience... mais dans l’espace. Une fusée Soyouz va décoller ce 22 avril pour mettre en orbite un microsatellite de 300 kilos à 707 km au-dessus de la Terre.

A son bord, deux cylindres concentriques de masse différente: du titane d’un côté, et un alliage de platine et de rhodium de l’autre. Grâce à un système de propulsion, ils vont être contraints de suivre une trajectoire autour de notre planète, régie uniquement par les lois de la gravitation terrestre. S’il faut appliquer la même accélération sur les deux masses, cela prouvera le principe d’équivalence, encore appelé principe d’universalité de la chute libre. Mais pourquoi donc aller dans l’espace pour réaliser une telle expérience ?

"Sur Terre, l’atmosphère freine les objets et les vibrations sismiques perturbent les instruments de mesure", nous confie Manuel Rodrigues, chef de projet de la mission Microscope à l’ONERA. "Dans l’espace, l’environnement est plus calme et il y aura une sorte de cocon thermique à l’intérieur du satellite", ajoute-il. Des conditions permettant d’atteindre un degré de précision 100 fois supérieur à celui de la Terre. De l’ordre de 10 -13, ce qui signifie que l’on sera capable de déterminer avec trois chiffres après la virgule si le principe de l’équivalence est valable.

Deux ans d'expérience, un an pour analyser les données

9 scientifiques du CNES, de l’ONERA mais aussi de l’Université de Brème et de l’Observatoire de la côte d’Azur seront mobilisés durant les deux ans que va durer l’expérience. Il faudra encore un an à ces chercheurs pour analyser les données. Environ 3Go de data devraient être recueillis chaque semaine.

Il s’agit là de recherche fondamentale, car aucune application concrète n’est à espérer dans l’immédiat. Si la communauté scientifique mondiale va rester les yeux braqués sur cette mission Microscope, c’est pour une autre raison.

"Jusqu’à maintenant, nous disposions soit de la physique quantique pour décrire ce qui est atomique, soit de la théorie de la relativité générale d’Einstein pour décrire la trajectoire des objets", nous explique Manuel Rodrigues. "Le problème, c’est que ces deux théories ont l’air incompatibles. La révolution serait que Microscope trouve une interaction et relie les deux". En attendant, c'est avec un petit pincement au coeur qu'il assistera au décollage du satellite ce 22 avril.

Les deux masses concentriques à l'intérieur du satellite.
Les deux masses concentriques à l'intérieur du satellite. © CNES