PHARAO : projet CNES / ESA

Un intéressant article de Flashespace relatif à un projet du CNES qui s'intègre dans un projet ESA :
Construire une horloge atomique de grande précision PHARAO qui sera installée sur la plate-forme externe du laboratoir européen Colombus en 2013

Le Projet d'Horloge Atomique par Refroidissement d'Atomes en Orbite (PHARAO) sera associé à une autre horloge atomique, le Maser spatial à Hydrogène (SHM), pour former l'Ensemble Horloge atomique spatiale (ACES) de l'ESA, qui affichera une précision de 1x10-16, soit une erreur de temps de l'ordre de 1 seconde sur 300 millions d'années.

Ce sera monté à bord du cargo japonais HTV puis installé à l'aide du bras robotique.
Ensuite ce sera entièrement géré du sol (CADMOS à Toulouse)

La conduite opérationnelle d'ACES, avec ses deux horloges atomiques PHARAO et SHM, ainsi que du comparateur de fréquences et de la liaison hyperfréquences sera assurée depuis le Centre des opérations de soutien aux utilisateurs d'ACES, installé au CADMOS, à Toulouse.

http://www.flashespace.com/html/dec09/16_12_09.htm

Juste une question.... Pourquoi amené une horloge atomique a bord de l'ISS, quel est l'interet??

Ra a écrit:Juste une question.... Pourquoi amené une horloge atomique à bord de l'ISS, quel est l'intérêt??

La réponse est donnée dans l'article cité par Montmein69:
http://www.flashespace.com/html/dec09/16_12_09.htm
Cette horloge atomique spatiale de nouvelle génération jouera un rôle déterminant pour ce qui est de tester avec précision la théorie de la relativité générale d'Einstein. Elle contribuera par ailleurs à l'exactitude et à la stabilité à long terme des échelles de temps mondiales, par exemple du Temps atomique international (TAI) et du Temps universel coordonné (UTC), de même qu'elle aidera à développer des applications en géodésie et participera à des applications en télédétection via le réseau GNSS.

En relativité générale, l'écoulement du temps se ralentit lorsqu'on s'enfonce dans un puits de gravitation, donc au contraire s'accélère lorsqu'on en sort- ce que devrait vérifier cette horloge atomique de très haute précision.
Par ailleurs en mesurant avec très haute précision le temps mis par un signal pour parvenir jusqu'à une station terrestre, on peut calculer toujours avec une très haute précision la distance qui sépare l'horloge de celle présente dans la station terrestre.
En tout cas, c’est une excellente décision - et si un jour on en faisait de même du côté d'Apophis, cela serait

https://astronautique.actifforum.com/autres-f21/asteroide-apophis-t4110-45.htm#167006
Dans un premier temps, il faudrait envisager de satelliser une balise comportant une horloge atomique pour faire une télémétrie ultra-précise de sa trajectoire.

Il voulait surement dire, pourquoi sur l'ISS et non pas un satellite scientifique.

Je suis assez d'accord, ca ne doit surement pas être donner d'envoyer ce matos dans un HTV.
Je me demande si un micro satellite n'aurait pas été moins cher.

dans l'article de flashespace, il est mentionné
ACES doit être lancé au deuxième semestre 2013 à bord du compartiment de fret non pressurisé du véhicule de transfert japonais H-TV ou sur le module de transport commercial SpaceX


pensez-vous que le module de transport commercial SpaceX sera prêt à l'horizon concerné

tatiana13 a écrit:

pensez-vous que le module de transport commercial SpaceX sera prêt à l'horizon concerné

Bonne question Tatiana .... et qui mérite une réponse de normand "p'tèt ben qu'oui ..... ptèt ben qu'non" :megalol:

Si ... la Falcon 9 vole ... si .... la capsule Dragon vole ..... si tout ce matériel est qualifié et autorisé à aller jusqu'à s'arrimer à l'ISS ... alors il y a une chance.
Pour suivre les dernières péripéties c'est ici :
https://astronautique.actifforum.com/autres-f16/quelques-nouvelles-de-chez-spacex-t1738-240.htm#25710
Pour l'instant c'est le HTV japonais qui est qualifié pour faire ce boulot.

sur le site du CADMOS:


ACES est un instrument de l’ESA qui sera embarqué à bord de la station spatiale internationale en position externe. La mission ACES a pour but de comparer les horloges atomiques ultra stables incluses dans sa charge utile à des horloges terrestres, sélectionnées en plusieurs endroit du globe, afin de démontrer les performances des horloges atomiques spatiales de nouvelle génération (stabilité de fréquence et précision de 10-16). Les signaux des horloges ACES seront utilisés en tant que base temporelle stable et précise. Ils permettront de réaliser des tests d’une précision sans précédent sur la théorie de la relativité générale d’Einstein et susciteront des applications dans les domaines du temps universel, de la navigation et du positionnement, de la géodésie, etc…

ACES est placée à la base de la palette externe Colombus. Le temps stable et précis créé par les horloges ACES est envoyé sur Terre par le biais d’un lien de transfert temps-fréquence bidirectionnel à haute performance. Les signaux des horloges servent à effectuer la comparaison des étalons atomiques de fréquence entre l’espace et le sol et entre divers endroits au sol.

Charge utile ACES

La charge utile ACES, dont la masse totale est de 227 kg et la consommation d’énergie de 450 W, est constituée de :

Deux horloges : - PHARAO, une horloge à césium froid en cours de développement, financée par le CNES. PHARAO produira un signal de 100 MHz avec une précision de fréquence relative de 10-16.
- SHM, une horloge maser à hydrogène, développée par l’Observatoire de Neuchâtel (Suisse) et financée par la Suisse.
Equipements spécifiques :
- MWL, un lien micro-onde qui permettra de transférer les informations entre le sol et l’espace. Il se compose de deux éléments : une partie sol et une partie à bord.
- FCDP, une unité destinée à la comparaison et à la distribution des fréquences, XPLC, unité centrale, et PDU, unité de distribution d’énergie.
Segment sol ACES opéré par le CADMOS

La mission ACES utilise les segments et éléments sol suivants :
- Segment sol Mission et utilisateurs au sein du CADMOS
- Segment sol relais :
o Centre de contrôle Columbus (Col-CC)
o Op&GS NASA
- Terminaux des liaisons micro-ondes
o D’après les analyses de la mission et la disponibilité des horloges, il a été défini que 6 terminaux sol micro-ondes, plus un terminal sol transportable, seront nécessaires pour répondre aux exigences de la mission.
- Horloges terrestres (fournies par les laboratoires scientifiques)
- Segment utilisateur ACES (Groupe de travail gérant le planning et les besoins scientifiques, groupe d’utilisateurs pour l’analyse des produits générés et la gestion des équipements associés).

Le rôle de CADMOS consiste à :
- Contrôler et piloter les instruments embarqués et le réseau terrestre de stations micro-onde
- Planifier, préparer et réaliser les expériences en opérations
- Générer et archiver les résultats et les livrer à la communauté scientifique

voir également sur Podcast Ciel&Espace

Pharao et Microscope : le temps et la gravitation à l'épreuve
1ère partie - 2ème partie

et ici un document du CNES datant de 2007 pour ceux qui souhaiterait approfondir cette technologie

http://smsc.cnes.fr/PHARAO/Fr/ESS17_fr.pdf

voir aussi le site du CNES

http://www.cnes.fr/web/CNES-fr/4444-pharao.php

Ra a écrit:Juste une question.... Pourquoi amené une horloge atomique a bord de l'ISS, quel est l'interet??

Oui, au fait c'est vrai. Pourquoi pas dans un microsat plutôt que dans un cargo de ravitaillement puis finalement sur l'ISS ?

Est-ce une question de consommation éléctrique :?:

Je dirai :

- l'Europe doit justifier l'utilisation de son module scientifique à bord de l'ISS
- le lancement est assuré dans le cadre des accords de ravitaillement de l'ISS
- on peut suivre l'expérience et accéder à l'engin si nécessaire (utilité d'avoir des astronautes)
- on peut envisager de redescendre le module au bout d'une certaine durée d'utilisation pour vérifier la tenue aux conditions de l'espace et faire des améliorations pour la génération suivante qui pourra être embarquée dans des satellites

montmein69 a écrit:Je dirai :

- l'Europe doit justifier l'utilisation de son module scientifique à bord de l'ISS
- le lancement est assuré dans le cadre des accords de ravitaillement de l'ISS
- on peut suivre l'expérience et accéder à l'engin si nécessaire (utilité d'avoir des astronautes)
- on peut envisager de redescendre le module au bout d'une certaine durée d'utilisation pour vérifier la tenue aux conditions de l'espace et faire des améliorations pour la génération suivante qui pourra être embarquée dans des satellites

Ah oui, d'accord, merci montmein69

des nouvelles de ce projet (le graal de la physique) sur le site du CNES

http://www.cnes.fr/web/CNES-fr/8214-gp-aces-super-machine-a-mesurer-le-temps.php

Comme l'article le précise lui-même juste après le titre :

C’est un des « Graal » de la physique contemporaine

Il y en a quand même pas mal d'autres, notamment la chasse au boson de Higgs qui vient de se rouvrir après le redémarrage du LHC au CERN à Genève, et celle de la maitrise de la fusion de l'hydrogène qui sera menée à ITER à Cadarache dans quelques années.

montmein69 a écrit:Comme l'article le précise lui-même juste après le titre :

C’est un des « Graal » de la physique contemporaine

Il y en a quand même pas mal d'autres, notamment la chasse au boson de Higgs qui vient de se rouvrir après le redémarrage du LHC au CERN à Genève, et celle de la maitrise de la fusion de l'hydrogène qui sera menée à ITER à Cadarache dans quelques années.

HS :

Peut-être pas dans le sujet, m'enfin !

Il y a deux ans j'avais assité à une conférence à Ajaccio faite par Steph Hawking le célèbre physicien handicapé moteur, et au mois de juin prochain
nous recevrons dans les mêmes conditions, Higgs, qui viendra nous parler de sa vision de la physique de l'élémentaire et bien entendu de son boson.

end HS.

L'intérêt de la microgravité pour PHARAO est que l'instrument a pour objectif de fournir des données de grand précision temporelle en envoyant des atomes de césium refroidis se balader le long d'une cavité micro-onde : plus les atomes passent de temps dans la cavité et meilleure est la précision, pour faire simple. Sur Terre, la pesanteur limite fortement ce temps d'interaction en déviant les atomes (on utilise des horloges de type fontaine en envoyant des atomes vers le haut mais on est tout de même limités).


L'intérêt de faire çà sur l'ISS est assez limité à mon avis (des études d'emport satellite avaient d'ailleurs été menées) comme beaucoup de manips d'ailleurs. C'est certain qu'on peut envisager une intervention de l'équipage mais vu la complexité et la densité de l'instrument, c'est un peu optimiste. Quand à espérer le redescendre, les navettes s'arrêteront bien avant que Pharao monte....

georges5 a écrit: Quand à espérer le redescendre, les navettes s'arrêteront bien avant que Pharao monte....

il faut être si pessimi 8-) ste.......................... 8-)

tatiana13 a écrit:

georges5 a écrit: Quand à espérer le redescendre, les navettes s'arrêteront bien avant que Pharao monte....

il faut être si pessimi 8-) ste.......................... 8-)

En plus, que ceux qui ont une info différente me contredise mais il me semblait que les résultats de Pharao étaient aussi censés faire progresser la précision des satellites de la constellation Galiléo. Donc, il y a fort à parier que les satellites actuellement commandés à OHB n'auront pas la précision visée et qui devait distancer le GPS de quelques ordres de grandeur.
Enfin, personne n'a prétendu que la redescente devait avoir lieu avant la mise en service de l'ARV mais c'est plutôt du côté de ce dernier qu'il faut commencer à accélérer le pas plutôt que de s'endormir sur les lauriers de l'ATV sinon, effectivement Pharao redescendre sur Terre en même temps que l'ISS et en miettes inexploitables.

Kostya a écrit:
Enfin, personne n'a prétendu que la redescente devait avoir lieu avant la mise en service de l'ARV mais c'est plutôt du côté de ce dernier qu'il faut commencer à accélérer le pas plutôt que de s'endormir sur les lauriers de l'ATV sinon, effectivement Pharao redescendre sur Terre en même temps que l'ISS et en miettes inexploitables.

Effectivement la possibilité de redescente (forcément en configuration où la navette ne volera plus) repose sur les "nouveaux engins".
l'ARV européen s'il voit le jour est une possibilité.
Je n'ai pas vraiment idée de la taille de PHARAO, mais on peut aussi envisager que cela puisse prendre place dans les nouvelles capsules comme Orion, Dragon (du côté américain) ou PTS du côté russe, si elles ont une capacité en payload suffisante (en plus des passagers)
Après les paris sont ouverts pour présumer de ce qui existera dans 2, 5, 10 ans .... (avec des doses plus ou moins grandes d'optimisme :lol!: )

[quote="Kostya
En plus, que ceux qui ont une info différente me contredise mais il me semblait que les résultats de Pharao étaient aussi censés faire progresser la précision des satellites de la constellation Galiléo. Donc, il y a fort à parier que les satellites actuellement commandés à OHB n'auront pas la précision visée et qui devait distancer le GPS de quelques ordres de grandeur.
[/quote]

ci joint le lien entre Pharao et Galiléo

http://www.cnes.fr/web/CNES-fr/5706-horloge-pharao-il-est-minuit-docteur-einstein.php

Il n'y a pas de conséquence directe de PHARAO sur GALILEO sinon PHARAO devrait être fait 10 ans avant! Non, c'est juste un argument de vente. Il y aura peut-être des retombées sur les systèmes de localisation mais à long terme...

merci de ctte précision Georges5

georges5 a écrit:Il n'y a pas de conséquence directe de PHARAO sur GALILEO sinon PHARAO devrait être fait 10 ans avant!...

Ben justement, un précurseur de PHARAO n'était-il pas déjà prévu il y a plus de 10 ans (presque 20 ans) ? Il me semble qu'avant ACES, une expérience similaire (pas de Césium, certes) devait voler sur le second ou le troisième vol d'EURECA (le précurseur du MTFF, lui aussi disparu) qui n'a, hélas, jamais revolé.

Voir l'article de G.Busca de l'observatoire de Neuchâtel (fermé depuis 2007 lui aussi !): "In-space test of a hydrogen maser clock system A Proposal for the Columbus Precursor Flights of ESA" du 12 April 1991 (déjà !).