Les orbites elliptiques des satellites Galileo 5 et 6 ont permis aux chercheurs de mesurer la dilatation du temps de gravitation avec une précision sans précédent. L’excentricité relativiste atteint une amplitude maximale d’environ 370 nanosecondes, en raison du décalage de l’altitude du satellite
Le lancement infructueux de deux satellites de positionnement mondial il y a 4 ans s'est avéré être un véritable cadeau pour les physiciens. Les scientifiques ont utilisé les engins spatiaux 5 et 6 du système Galileo pour mesurer plus précisément la dilatation du temps de gravitation.
La dilatation temporelle gravitationnelle (décalage vers le bas gravitationnel) est une prédiction clé de la théorie de la relativité générale publiée par Albert Einstein il y a 100 ans. Les champs gravitationnels ralentissent le passage du temps. Plus la montre est proche d'un objet massif, plus les flèches se déplacent lentement pour l'observateur externe.
Le mouvement ralentit également le temps, comme prévu par la théorie de la relativité restreinte d’Einstein en 1905. Plus vous bougez vite, plus l'horloge tourne lentement (pour l'observateur extérieur). La dilatation temporelle n'est pas qu'un phénomène théorique. Les satellites étaient censés l'utiliser pour fournir des lectures précises aux utilisateurs de la Terre. Les chercheurs ont pu mesurer le phénomène sur le terrain. Le cas le plus célèbre a été enregistré en 1976 à l'aide de l'expérience Gravity Probe-A. Ensuite, une horloge atomique a été envoyée à une altitude de 10 000 km, après quoi ils ont comparé les données avec les lectures effectuées sur Terre. Les résultats ont confirmé les prédictions de la théorie de la relativité générale avec une précision de 0,007%.
Les mesures de la sonde de gravité-A ont été considérées comme l'étalon-or pendant 40 ans, jusqu'à l'apparition des satellites Galileo 5 et 6. La paire a été lancée sur la fusée Soyouz en 2014 pour rejoindre le réseau européen de navigation par satellite. Mais les choses ne se sont pas déroulées comme prévu. En fin de compte, la fusée a lancé des satellites sur des orbites irrégulières (trop elliptiques pour la navigation). Les deux satellites montent et descendent en orbite à 8 500 km deux fois par jour.
Ce comportement ne convient pas aux travaux de navigation et les membres de l'équipe tentent toujours de comprendre comment renvoyer des satellites dans une constellation. Mais cette situation est idéale pour modifier la dilatation temporelle, d’autant plus que Galileo 5 et 6 ont leurs propres horloges atomiques, qui resteront stables pendant 3 millions d’années.
En raison d’un dysfonctionnement, les satellites Galileo 5 et 6 ont été lancés sur de mauvaises orbites lors du lancement de la fusée Soyouz en 2014. Les manœuvres ultérieures ont aidé à déployer leurs orbites, mais les trajectoires de vol restent trop elliptiques pour rejoindre la constellation.
De nouvelles mesures ont amélioré de 5 fois la précision de la détermination du temps de décélération gravitationnelle par rapport aux indicateurs Gravity Probe-A. Je suis heureux que la théorie soit confirmée par des observations pratiques.
Des résultats extraordinaires ont été possibles grâce aux caractéristiques uniques des satellites Galileo. Il faut remercier pour la stabilité de leurs horloges atomiques embarquées, leur précision en orbite, ainsi que pour la présence de réflecteurs laser, qui fournissent les caractéristiques de performance de mesures indépendantes et précises de l'orbite depuis la Terre.
