70 ans après la mort d’Einstein, l’horloge atomique Pharao, conçue par le Cnes à Toulouse, sera arrimée à la station spatiale internationale pour tester la relativité générale

La théorie de la relativité générale d’Albert Einstein sera-t-elle validée par le projet Pharao ? Réalisée par le Centre national d’études spatiales (Cnes) à Toulouse, cette immense horloge atomique a été lancée dans l’espace, hier, par l‘Agence spatiale européenne (ESA). Il s’agit d’un ensemble d’horloges atomiques ACES, qui doit s’arrimer à la Station spatiale internationale pour y mesurer l’effet de la gravité sur l’écoulement du temps et embarqué dans la fusée Falcon 9 de Space X. Cette dernière a décollé, hier à 8 h 15 (GMT) depuis Cap Canaveral en Floride (États-Unis).

Direction l’ISS à 400 km d’altitude

Direction l’ISS, à 400 km d’altitude, où un bras robotique le positionnera à l’extérieur de la station sur le module Columbus. Il y restera 30 mois pour collecter des données des horloges. Présent dans « toutes les équations de physique », le temps est essentiel au fonctionnement des ordinateurs ou encore des systèmes de géolocalisation par satellite, a rappelé lors d’une conférence de presse en amont du lancement Simon Weinberg, chef du projet ACES à l’ESA. Pour rappel, en 1915, Albert Einstein a bouleversé notre vision du temps, jusque-là considéré comme universel et absolu. Dans sa théorie de la relativité générale, il a prédit que le temps n’était pas le même partout et ralentissait à proximité d’un objet massif.

40 microsecondes par jour

Sur Terre, le temps passe ainsi plus vite au sommet de la Tour Eiffel qu’à sa base, mais cet « effet Einstein » est infinitésimal. Il devient en revanche perceptible quand on s’éloigne dans l’espace. En orbite à 20 000 km d’altitude, les horloges atomiques des satellites de géolocalisation avancent par exemple de 40 microsecondes chaque jour par rapport à celles positionnées sur Terre.L’objectif de la mission européenne est d’améliorer la mesure de ce « décalage gravitationnel » de deux décimales, pour atteindre une précision d’un millionième, grâce aux deux horloges atomiques.

Un tube ultravide

« Depuis leur invention dans les années 1950, les horloges atomiques ont connu un rythme d’amélioration comparable à celui des systèmes électroniques (la fameuse loi de Moore), explique notamment Didier Massonnet, chef de projet Pharao. Leur principe est de se caler sur une des nombreuses fréquences propres à un atome et qui reflètent son état d’excitation, un signal universel. Selon l’énergie de la vibration choisie, l’horloge peut être dans le domaine radio (10 giga Hertz), optique (visible et infrarouge), voire nucléaire (ultraviolet lointain) ». Pharao est un tube à ultravide dans lequel des atomes seront refroidis par laser à une température proche du zéro absolu (-273 °C).