Reflecteur lunaire

Réflecteur lunaire

Réflecteur de la mission Apollo 11.

Un réflecteur lunaire est un dispositif optique catoptrique, dit rétroréflecteur, déposé sur la Lune afin de mesurer la distance qui la sépare de la Terre au moyen d'un faisceau laser. Cette mesure est effectuée dans le cadre de l'expérience dite Télémétrie Laser-Lune (ou Lunar Laser Ranging Experiment, LLR)^[1].

Le matériau réfléchissant du réflecteur est constitué d'un réseau de coins de cube (ou trièdre trirectangle de miroirs) qui ont la propriété de renvoyer les rayons lumineux dans la direction de leur provenance. Les coins de cube sont usinés avec une très grande précision (les angles font 90 degrés +/- une seconde d'arc).

Cinq rétroréflecteurs lunaires ont été placés sur la Lune par les missions humaines américaines Apollo 11, 14 et 15 ainsi que par les sondes robots soviétiques Lunokhod. Quatre de ces réflecteurs sont toujours utilisés pour mesurer la distance Terre-Lune avec une précision centimétrique. Cette distance fluctue autour d'une valeur moyenne d'environ 384 467 kilomètres.

Les expériences Laser-Lune permettent aussi de tester le principe d'équivalence fort en physique théorique.

Apollo 11

Le réflecteur déposé par les astronautes de la mission Apollo 11 est constitué d'une matrice de 10x10 coins de cube en verre de quartz de 3,8 centimètres de diamètre. Il se situe dans la Mare Tranquillitatis (0° 40' 26.69 N, 23° 28' 22.69 E). Il a été déposé, ainsi que les deux autres réflecteurs des missions Apollo avec les équipements scientifiques des Early Apollo Scientific Experiments Package et Apollo Lunar Surface Experiments Package.

Apollo 14

Le réflecteur d'Apollo 14 est semblable à celui d'Apollo 11. Il se situe dans le cratère Fra Mauro (3° 38' 43.08 S 17° 28' 16.90).

Apollo 15

Celui d'Apollo 15 contient trois fois plus de coins de cube. C'est donc celui qui est le plus utilisé pour la mesure de la distance Terre-Lune. Il se situe dans le cratère Béla (26° 7' 55.99 N, 3° 38' 1.90 E).

Lunokhod 1

La sonde automatique soviétique Lunokhod 1 était équipée d'un réflecteur de fabrication française comprenant 14 coins de cube de 11 centimètres de côté. Il a fonctionné lors de la mission en 1970, mais n'est plus retrouvé à l'heure actuelle. Il se trouve dans la Mare Imbrium.

Lunokhod 2

Le réflecteur de Lunokhod 2 (1973) est toujours utilisable. Il se trouve dans le cratère Le Monnier (26.6° N, 30.6° E).

Stations au sol

Les stations au sol sont équipées de lasers puissants qui émettent des impulsions à travers des télescopes. La « tache » sur la Lune fait théoriquement plus d'un kilomètre de diamètre (0,64 seconde d'arc), en pratique, à cause de l'atmosphère, plus de 10 kilomètres. Étant donné la taille du réflecteur, seuls quelques photons^[2] reviennent dans le détecteur et il convient de les différencier des autres photons en provenance de la réflexion du Soleil sur la Lune ou de l'atmosphère. Trois types de filtrage sont mis en œuvre : un filtrage spatial : on ne s'intéresse qu'aux photons qui proviennent du lieu où se trouve le réflecteur, un filtrage fréquenciel : on ne s'intéresse qu'à la fréquence du laser et un filtrage temporel : on ne s'intéresse qu'aux photons qui arrivent à l'instant prévu pour leur arrivée (+/- 50 nanosecondes). Parmi les stations au sol, on compte l'Observatoire de la Côte d'Azur et l'Apache Point Observatory^[3] au Nouveau Mexique.

Notes et références

1. ↑ Station de Télémétrie Laser-Lune de l'Observatoire de la Côte d'Azur
2. ↑ 10 photons en 6 000 tirs pendant 10 minutes.
3. ↑ Voir (en) en:Apache Point Observatory Lunar Laser-ranging Operation.

Sources

• (fr) Station de Télémétrie Laser-Lune, Observatoire de la Côte d'Azur
• (en) Lunar Retroreflectors, UCSD

Voir aussi

• ALSEP

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