L’horloge atomique Pharao, dont le lancement est prévu en 2013, sera la première horloge spatiale à atomes froids. Elle ne perdra qu’une seconde tous les 300 millions d’années.

Depuis une quarantaine d’années, notre perception du temps bat au rythme de l’atome. En 1967, la mesure du temps passe de l’astronomie à l’énergie atomique. Cette année-là, la définition de la seconde est asservie à l’atome de césium 133, définissant le temps atomique international (IUT). Les horloges atomiques développées depuis ne cessent d’améliorer leurs performances, devenant toujours plus exactes. Cette mesure, la plus précise réalisable aujourd’hui, a permis ensuite le développement de mesures de la distance, donc de systèmes de navigation tels que le GPS. Un monde sans horloges atomiques serait inconcevable aujourd’hui, car elles permettent la synchronisation des réseaux de télécommunications mondiaux, ou encore le positionnement des satellites. Internet a besoin d’horloges atomiques pour permettre aux ordinateurs du monde entier de fonctionner de concert. Le temps est le seul point de référence dont un ordinateur peut se servir pour rassembler les paquets de données transférées dans le monde entier.

Réunis au musée des Arts et Métiers à Paris dans le cadre de la fête de la science, une brochette de scientifiques de haut niveau ont présenté lors d’une conférence publique le projet PHARAO à une centaine de curieux avides de savoir. Modérée par le journaliste scientifique Paul de Brem, cette soirée réunissait Noël Dimarcq, directeur de recherche au CNRS et directeur du SYRTE (Système de référence temps-espace), Virgile Hermann, responsable recherche et développemnet chez Thales, Sylvie Léon-Hirtz, responsable du programme d’études et exploration de l’univers au Centre national d’études spatiales et Bruno Desruelle, de la mission pour la recherche et l’innovation scientifique auprès de la Délégation générale pour l’armement.

Des atomes refroidis

La France est actuellement dans le trio de tête des pays à la pointe de la recherche dans le domaine des horloges atomiques. Le CNRS dirige en effet le SYRTE, un laboratoire qui développe des horloges de très haute précision et qui participe au calcul du temps atomique international. Par le biais du SYRTE, la France détient le record de précision d’une horloge atomique. Aujourd’hui, l’incertitude en fréquence est de l’ordre de 10-16 seconde de variation. La nouvelle horloge Pharao, développée par ce laboratoire, vise à terme des performances de l’ordre de 10-17 ou 10-18, soit une seconde de variation tous les 300 millions d’années. Cette horloge sera envoyée en orbite sur la Station spatiale internationale – ISS - en 2013, et servira notamment à tester la valeur de certaines constantes fondamentales, permettant ainsi de vérifier les limites de la théorie de la relativité chère à Einstein.

Elle sera aussi la première horloge spatiale à atomes froids. Cet abaissement de la température est obtenu en projetant un rayon laser sur l’atome, ce qui permet de le ralentir, et ainsi d’augmenter la précision de la mesure. Mais si le passage à l’optique avec l’utilisation du laser dans les horloges atomiques permet de gagner en précision, le combat à venir dans ce domaine est celui de la miniaturisation. Sachant qu’une horloge atomique peut peser actuellement quelques dizaines de kilos pour les plus petits modèles, l’objectif de l’armée, comme l’a expliqué Bruno Desruelle, est de pouvoir en équiper chaque fantassin. La géolocalisation des troupes serait ainsi améliorée.
Aline Steiner

Worldtempus