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Depuis la Côte d'Azur, ils tirent au laser sur la Lune... et on vous explique pourquoi

Mis à jour le 21/07/2019 à 21:47 Publié le 21/07/2019 à 12:31
Clément Courde présente un « coin de cube ». Buzz Aldrin a déposé un panneau avec 100 de ces réflecteurs sur la surface de la Lune. Le laser de GeoAzur tire sur ce panneau.

Clément Courde présente un « coin de cube ». Buzz Aldrin a déposé un panneau avec 100 de ces réflecteurs sur la surface de la Lune. Le laser de GeoAzur tire sur ce panneau. Photo NM

Depuis la Côte d'Azur, ils tirent au laser sur la Lune... et on vous explique pourquoi

A l'Observatoire de Calern, sur le plateau de Caussols, une équipe de chercheurs étudie la Terre par les moyens spatiaux et notamment en tirant sur les réflecteurs posés par Appollo 11 voilà 50 ans

Observatoire de Calern, sur le plateau de Caussols. Paysage… lunaire. Des coupoles blanches se détachent d’un décor aride. Au fond de cette sorte de camp de base, la plus grosse d’entre elles. Fendue en deux, ouverte en direction du ciel…

À l’intérieur, GéoAzur, un laboratoire de l’Observatoire de la Côte d’Azur, rattaché administrativement à Sophia-Antipolis. Là, une équipe de dix personnes, sous la houlette du responsable de la plateforme, Clément Courde, étudie la géodésie spatiale : l’étude de la Terre par des moyens spatiaux.

Et pour cela, ils disposent d’un instrument hors normes : une station de télémétrie laser qui opère sur les satellites… Mais aussi et surtout sur la Lune. Un télescope éléphantesque - 1,5 m de diamètre pour 20 tonnes - avec lequel on ne regarde pas seulement les étoiles, mais « on tire au laser » sur l’astre lunaire. Un laser aux très hautes performances. « Un tir, c’est 3 gigawatts, 300 millijoules en 100 picosecondes. C’est une impulsion ultracourte et ultra-puissante », explique Clément Courde, ingénieur de recherches au CNRS. Il peut tirer dix fois en une seule seconde. De jour comme de nuit.

"seulement quatre stations dans le monde"

Le télescope de GéoAzur, à l’Observatoire de Calern, pèse 20 tonnes, il tire de jour comme de nuit.
Le télescope de GéoAzur, à l’Observatoire de Calern, pèse 20 tonnes, il tire de jour comme de nuit. Photo NM

La journée, le télescope « vise » les satellites. « En ce moment, au-dessus de nous, il y a trois Galileo de la constellation européenne. Dont Galileo 213, il est actuellement à 24 000 km et la lumière du laser met 161 millisecondes pour faire l’aller-retour. Il y a aussi un satellite de la constellation chinoise Bedou 3M10 », commente le jeune scientifique devant un écran de contrôle.

GéoAzur est l’unique station de ce type en France. « Les premiers tirs ont été effectués au tout début des années 80. On travaille en réseau international : ILRS international laser ranging service », dévoile Clément Courde.

Quarante stations à travers le monde font le même travail, mais quatre d’entre elles seulement sont capables de faire de la télémétrie laser sur la Lune : une aux États-Unis, une en Allemagne et une en Italie. Et GéoAzur est le leader. « On contribue à 93 % de données mondiales », révèle le patron de la plateforme. Qui poursuit : « Nos observations sont filtrées et ça sert à des chercheurs partout sur la planète ».

Ici, l’équipe s’occupe de tous les satellites entre 400 et 400 000 km. Et 400 000 km, c’est la Lune ! Mais comment font-ils pour que l’écho du laser revienne vers eux ? Pour la Lune, ils se servent d’éléments déposés par les différentes missions lunaires, dont celle d’Apollo 11 ! « Lors de leur mission en 1969, les deux astronautes ont déposé des appareils : un sismographe et un panneau avec 100 coins de cube à l’intérieur. Il fait 50 cm sur 50 cm. On tire dessus ». Vulgairement, un coin de cube est une sorte d’assemblement de miroirs qui a la propriété de renvoyer la lumière dans la même direction que le faisceau incident et ce, peu importe l’inclinaison de l’objet (Lune ou satellite) sur lequel le laser tire. « Cela permet à toutes les stations de tirer en même temps. Avec un simple miroir ce serait quasiment impossible ».

"un laser ultrarapide et ultra-puissant"

Le télescope de GéoAzur, à l’Observatoire de Calern, pèse 20 tonnes, il tire de jour comme de nuit.
Le télescope de GéoAzur, à l’Observatoire de Calern, pèse 20 tonnes, il tire de jour comme de nuit. Photo NM

La Lune est actuellement équipée de plusieurs de ces panneaux : un déposé par Apollo 11, le même par Apollo 14, un autre par Apollo 15 mais plus gros : 300 coins de cubes. Et puis deux autres ont été installés, cette fois pas par la main de l’homme, mais par des robots russes, les « Rovers » appelés Lunokhod 1 et Lunokhod 2. De plus petites tailles, ils sont composés, chacun, de seulement 12 coins de cube, fournis par les Français de chez Thalès. « Ces mêmes Rovers ont servi pour Tchernobyl », ajoute Clément Courde. « Ici, on tire sur les cinq réflecteurs, ça permet de mieux contraindre les mouvements de la Lune ».

Dans un futur proche une mission américaine déposera deux nouveaux panneaux réflecteurs, à chaque pôle : cela manquait pour mieux appréhender les mouvements de l’astre inactif. Ce sera fait mécaniquement sans qu’un homme ne marche sur la Lune.

« La principale méconnaissance de la Lune, c’est sa structure interne. On connaît le diamètre du noyau liquide, mais on ne sait pas, par exemple, s’il y a une graine solide au milieu. Les données que nous récoltons ici, permettent d’affiner la connaissance de la structure interne », explicite Clément Courde. Les tests effectués par GéoAzur servent aussi à la physique fondamentale, « notamment sur le principe d’équivalence entre masse grave et masse inerte ». Avec leurs données, ils testent également le principe de la relativité générale d’Einstein. « En science, toutes les grandes théories qui expliquent le monde restent justes jusqu’à ce que l’on prouve qu’elles ne le sont pas, sourit l’ingénieur recherches au CNRS… Et on n’a pas réussi à mettre en défaut la relativité générale d’Einstein… Pour le moment ». Enfin et de manière non exhaustive, le travail réalisé à Caussols par son équipe permet de « déterminer les paramètres d’orientation de la terre et les variations temporelles des constantes gravitationnelles ». En 1980, la station abritait jusqu’à trois lasers en même temps. Le télescope qui reste opérationnel aujourd’hui officie depuis 2008. « Il a deux axes de rotation, un vertical et un horizontal. Il fait 20 tonnes, alors pour le déplacer on injecte un filet d’huile sous pression en-dessous. Cela permet d’éviter les frottements et après on peut le bouger avec un seul doigt », raconte Clément Courde.

L’instrument capable de tirer de jour comme de nuit ne peut être, en revanche, utilisé s’il y a des nuages. Ou de la pluie. La nuit, pour « taper » la Lune, via les « vestiges » d’Apollo, un immense faisceau vert éclaire le ciel. Et pourtant c’est de l’infrarouge. « Du 1064. Invisible à l’œil nu, mais on vient mettre un cristal pour diviser par deux. Et ça devient du 532 et c’est le vert », conclut Clément Courde.

Dans les bureaux de GéoAzur, une carte indique l’emplacement
de tous les réflecteurs déposés par les différentes missions
lunaires.
Dans les bureaux de GéoAzur, une carte indique l’emplacement de tous les réflecteurs déposés par les différentes missions lunaires. Photo NM

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