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Samizdat

Mesurer la distance
Terre - Lune.




réflecteur (corner cubes)
réflecteur au quartz, laissé possiblement
par la mission Apollo 14 en 1971

Paul Gosselin

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Depuis 1969 plusieurs réflecteurs à coin au quartz ont été posés sur la Lune (5 à ce jour, 3 par les Américains et 2 par les Russes) et on les utilise régulièrement depuis cette époque afin de mesurer la distance Terre - Lune. Les réflecteurs américains ont été posés de 300 à 500 pieds du LEM afin de réduire les possibilités de poussière soulevés par le départ du dernier étage du module lunaire. La précision des mesures de distance augmente de manière continue avec les progrès de la science. Les premières mesures prises après la deuxième guerre mondiale à l'aide du radar avaient une précision de l'ordre de ±1 km. Plus tard avec l'arrivée des premiers lasers, la précision s'était améliorée et s'approchait de ±15 cm. Aujourd'hui elle doit avoir été réduite à ±1 mm (Mueller & Zerbini 1989: 143) !!

Plusieurs observatoires astronomiques sont impliqués dans ces travaux. Voici une liste partielle:

Laser lunaireCes stations laser comportent tous, au minimum, un émetteur laser, un récepteur photomultiplicateur et un télescope. Les mesures se font en envoyant une pulsion de lumière au moyen d'un laser dirigé vers la Lune via un télescope optique. La pulsion laser est envoyée dans le télescope là où se trouve normalement l'oculaire. Cette pulsion est propulsée vers la Lune, atteint alors le réflecteur et elle est réfléchie vers son point de départ sur la Terre. Sur la lune le faisceau lumineux a maintenant un 1.5km de largeur! Il faut disposer d'un capteur sur Terre pour détecter le photon à son retour. De cette pulsion initiale, seuls quelques photons réussissent le voyage de retour. Il faut alors déployer de puissant moyens techniques afin de filtrer la lumière ambiante et d'autres sources lumineuses, car il faut éliminer tous les autres photons ne provenant pas du laser (dont la lumière ambiante). Puisqu'on envoie une lumière laser d'une longueur d'onde précise, on peut éliminer les autres. On connaît la vitesse de la lumière et pour mesurer la distance Terre - Lune il suffit de bien mesurer le temps (à l'aide d'un horloge atomique) que prend l'aller-retour de la lumière. Pour simplifier les choses on peut dire que globalement on divise par deux pour obtenir l'aller simple et l’on multiplie par la vitesse de la lumière. Évidemment il faut de savants calcules pour déterminer la position exacte de la station de tire laser ainsi que la position du réflecteur pour ensuite obtenir la mesure exacte du SMA. De plus il faut une horloge très précise afin de déterminer le temps nécessité par le parcours de la pulsion laser. Puisque les réflecteurs sont trop petits pour êtres vus de la Terre, les atteindre est tout un défi technique. Au moment d'atteindre la Lune le faisceau a un diamètre de plusieurs kilomètres selon le télescope utilisé.


Autres ressources

Réflecteur lunaire (Wiki)

Lunar Laser Ranging Experiment (Wiki)

Il est curieux, mais avec tout le travail de recherche qui s'est fait sur la distance Terre - Lune par la communauté scientifique internationale on serait en droit de s'attendre à des données d'observations très abondantes et très détaillées portant sur plus de 30 ans pendant lesquelles on fait des mesures. Une telle série devrait donner une table ressemblant quelque peu à ceci (ces données sont hypothétiques!)

Dist. Terre-Lune (SMA) Erreur Date Heure
384 402 000,25 mètres
(± ,15 m.)
4/10/1950
14:21:32 GMT
384 402 000,29 mètres
(±- ,10 m.)
4/10/1961
14:21:32 GMT
384 402 000,32 mètres
(± ,09 m.)
4/10/1974
14:21:32 GMT
384 402 000,36 mètres
(± ,05 m.)
4/10/1977
14:21:32 GMT
384 402 000,42 mètres
(± ,02 m.)
4/10/1982
14:21:32 GMT
384 402 000,475 mètres
(± ,002 m.)
4/10/1993
14:21:32 GMT
384 402 000,4802 mètres
(± ,00018 m.)
4/10/1998
14:21:32 GMT
384 402 000,49108 mètres
(± ,00008 m.)
4/10/2004
14:21:32 GMT

Mais de telles données (donnant une vision d'ensemble de la situation de l'éloignement lunaire) sont TRÉS difficiles à obtenir. Pourquoi ? Si l'on se demande pourquoi j’ai mis en ligne (ci-dessus) des données fictives somme tout, c’est pour souligner la difficulté d’obtenir une vision d’ensemble de la situation, pourtant l’objet de recherches de beaucoup de scientifiques. Je ne prétends pas affirmer que ces données n’existent pas, mais il y dix ans lorsque j’ai fait ces recherches (dans un bibliothèque universitaire avec 5 millions de volumes) je n’ai pas trouvé. Si certains lecteurs avaient accès à un tel survol, m'en aviser. Il me semble anormale, voir suspect que de tels tableaux n’existent pas (ou soient si difficiles d'accès) sur un sujet pourtant abondamment étudié par la communauté scientifique internationale...

Grâce aux données provenant des mesures de la distance terre-lune les scientifiques nous indiquent que la Lune s'éloigne de la Terre d'au moins 3 à 5 cm par année. Habituellement la vitesse d'éloignement est cité dans les ouvrages scientifiques, sans justification, c'est-à-dire sans fournir les chiffres ayant servis pour le calcul. Généralement, on ne nous donne pas accès aux données de mesures brutes. Dans l'absence d'accès à ces données il n'est pas interdit de se demander si l'éloignement terre-lune n'est pas plus rapide qu'on ne nous le dit ? Vu les déclarations déjà recensés dans ce dossier, ce ne serait pas surprenant.. Peut-être qu'un jour l'accès aux mesures précises des distances permettront d'en savoir plus.

Accès à la Bibliographie

Quelques données sur le système Terre - Lune.