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La chute libre au Microscope

Le microsatellite Microscope, conçu par le Centre national d’études spatiales (CNES), va tester pour la première fois l’universalité de la chute libre. L’expérience aura une précision cent fois meilleure que sur Terre.

Observez ici en direct le lancement du satellite, le 22 avril à 23h02 (heure de Paris).

C’est le 22 avril que doit être lancé depuis la base de Kourou, en Guyane, un satellite un peu particulier. Nommé Microscope, ce satellite conçu par le Centre national d’études spatiales devrait permettre de mesurer avec une précision inégalée « l’universalité de la chute libre », nommé aussi « principe d’équivalence ».

De Galilée à Microscope

En 1591, Galilée avait imaginé que deux objets tombant dans le vide arriveraient au sol en même temps, quels que soient leur forme ou leur poids. Il avait pu vérifier son hypothèse en lançant du haut de la tour de Pise deux sphères métalliques de diamètres différents. Dès 1889, à l’aide d’un pendule de torsion, le physicien hongrois Loránd Eötvös confirmait ce même principe avec une précision de 8 chiffres après la virgule (10-8). Et plus récemment, en 2008, un groupe de physiciens américains a pu atteindre un degré de précision de l’ordre de 10-13.

Malgré ces expériences concordantes, des théories récentes – comme la théorie des cordes – prédisent que ce principe pourrait en partie être remis en cause. Le satellite Microscope permettra ainsi de le tester avec une précision encore jamais atteinte, de l’ordre de 10-15.

© CNES

Dans l’espace, il est possible en effet d’étudier le mouvement relatif de deux corps en mettant à profit le mouvement de chute libre permanent dont est animé un satellite en orbite. Pour cela, deux masses cylindriques concentriques constituées de matériaux différents seront minutieusement contrôlées durant plusieurs mois afin de rester immobiles par rapport au satellite. Si le principe d’équivalence est vérifié, les deux masses subiront la même accélération. Si des accélérations différentes doivent être appliquées, cela mettra en évidence une violation du principe d’équivalence, ce qui constituerait alors un événement majeur pour la physique.

Un marteau et une plume sur la Lune 

Cette expérience avait été réalisée avec moins de sérieux, mais de façon spectaculaire en juillet 1971, sur la Lune. Lors de la mission Apollo 15, l’astronaute David Scott avait, devant la caméra, lâché son marteau de géologue et une plume de faucon. Dans le vide lunaire, les deux objets avaient touché le sol au même instant.

© NASA

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