L’Université de Neuchâtel développe une horloge atomique miniature pour mesurer le temps lunaire

L’Université de Neuchâtel (UNINE) a développé une horloge atomique ultra-miniaturisée pour établir une heure lunaire coordonnée (LTC) pour les futures missions lunaires.

Cinquante-cinq ans après les missions Apollo, la perspective de multiples atterrissages humains et la construction de bases lunaires soulignent la nécessité d’un système de temps synchronisé. L’Office américain de la politique scientifique et technologique (OSTP) et l’Agence Spatiale Européenne (ESA) ont tous deux reconnu ce besoin.

La mise en place du LTC ne se limite pas à l’adoption du temps universel coordonné (UTC) de la Terre. En raison de l’attraction gravitationnelle plus faible de la Lune, le temps s’écoule légèrement plus vite à sa surface que sur Terre, ce qui fait qu’une horloge atomique placée sur la Lune gagne environ 56 microsecondes par jour. Si cette différence est négligeable pour un usage quotidien, elle est significative pour les applications qui nécessitent une précision extrême, comme la géolocalisation par satellite.

Patrizia Tavella, directrice du Time Department at the International Bureau of Weights and Measures (BIPM), a présenté deux méthodes pour établir le LTC : utiliser une horloge atomique précise sur la surface lunaire ou utiliser des satellites en orbite lunaire. Le temps servirait alors de référence unique pour toutes les activités lunaires.

Le Laboratoire Temps-Fréquence de l’UNINE, connu pour son expertise en matière d’horloges atomiques utilisées dans le système de géolocalisation Galileo, joue un rôle clé dans ce développement. Gaetano Mileti, directeur adjoint du laboratoire, a expliqué que l’horloge atomique fonctionne en utilisant les oscillations des atomes de rubidium mesurées par des lasers dans un dispositif hautement miniaturisé. Cette technologie permet d’obtenir un chronométrage précis, ce qui est essentiel pour les missions lunaires.

L’horloge, actuellement à l’état de prototype, doit être validée pour les missions spatiales. Elle pourrait être utilisée sur des satellites ou des bases lunaires pour aider à établir le LTC. D’autres centres de métrologie développent également des horloges similaires, et l’on s’attend à ce que plusieurs fournisseurs soient impliqués dans les futurs systèmes de chronométrage lunaire.

Les États-Unis ont pour objectif de créer LunaNet, un réseau de satellites de communication et de navigation équipés d’horloges atomiques ultra-précises. L’Europe a lancé une initiative similaire, Moonlight. Avec des missions prévues jusqu’en 2026, la coopération internationale est essentielle pour synchroniser les efforts de chronométrage lunaire.

L’importance de ce développement est mise en évidence par le rôle de Neuchâtel en tant qu’hôte du 37ème Forum Européen du Temps-Fréquence (EFTF), qui a attiré 450 spécialistes du monde entier. Cet événement, co-organisé par le Laboratoire Temps-Fréquence de l’UNINE et d’autres partenaires industriels et académiques clés, a exploré les dernières tendances des technologies du temps et de la fréquence, consolidant ainsi la réputation de Neuchâtel dans ce domaine.