T2l2

Embarqué à bord du satellite Jason-2, l'instrument T2L2 a permis de mener une expérience inédite : la comparaison d'horloges atomiques à l'aide de tirs lasers.

Que ce soit pour synchroniser ou évaluer leurs performances, les horloges atomiques sont régulièrement comparées entre elles. Cette opération appelée « transfert de temps » repose sur la propagation d’ondes électromagnétiques émises par des satellites vers deux horloges à évaluer –qu'elles soient terrestres ou spatiales.

L'utilisation de signaux optiques au lieu des signaux micro-onde utilisés jusqu’à maintenant pourrait toutefois faire gagner un à deux ordres de grandeur au niveau de la précision des mesures. Cette démonstration était au cœur de l’expérience « Transfert de temps par lien laser » (T2L2) qui utilise l’instrument spatial T2L2 construit par le CNES et placé en tant que passager à bord du satellite Jason-2 ainsi qu’un réseau sol de stations de télémétrie laser associées à des horloges atomiques de très grande qualité.

Le principe de l'expérience est basé sur la propagation de signaux laser entre les horloges à synchroniser. Chaque station laser sol émet un train d’impulsions vers Jason-2. L’instrument T2L2 détecte et date son arrivée à bord tandis qu'un rétro-réflecteur renvoie cette impulsion lumineuse vers les stations émettrices. Avec les trois dates enregistrées – de départ, d’arrivée à bord du satellite et de retour, il est alors possible de déterminer le décalage temporel entre les deux horloges.

Entre 2008 et 2014, l'instrument T2L2 a ainsi réalisé près de 600 millions de datations montrant qu'il est possible de comparer, à distance, des horloges avec une incertitude meilleure que 500 ps. La restitution de la fréquence de l’horloge de l’oscillateur Doris présent à bord de Jason-2 a aussi été validée à un niveau jamais atteint. Mais surtout, T2L2 a ouvert la voie à de nouvelles expériences notamment pour le futur lien laser européen ELT (European Laser Timing) qui sera monté sur l’ensemble d’horloges spatiales ACES dont le lancement vers la Station spatiale internationale est prévu en 2016. Aujourd'hui, l’expérience T2L2 se poursuit avec d'autres tests concernant les télécommunications optiques.