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T2L2

Synchronisation d'horloges atomiques par tirs lasers

Embarqué à bord du satellite Jason-2, l'instrument T2L2 a permis de mener une
expérience inédite : la comparaison d'horloges atomiques à l'aide de tirs
lasers.


L’instrument T2L2 en cours de tests © CNES/GRIMAULT Emmanuel, 2007


INFORMATIONS ESSENTIELLES

MissionComparer des horloges atomiques, synchronisation d’horloges atomiques par
signaux lasersDomaine CNESSciencesDate de débutMise en service le 20 juin
2008PartenairesCNRS, Observatoire de la Côte d’Azur (OCA), SYRTELieuCNES, OCA,
satellite Jason-2Durée3 ansStatut du projetTerminé


CHIFFRES CLÉS

 * 800 millions de datations entre 2008 et 2017
 * 150 picosecondes incertitude sur la mesure de transfert de temps
 * 10 MHz fréquence de l’horloge interne
 * 17 stations ILRS au sol

 


DATES CLÉS

 * 10 octobre 2019 : Fin de la mission Jason-2
 * 04 avril 2018 : Arrêt de l’instrument T2L2
 * 31 décembre 2017 : Fin de la mission T2L2
 * 20 juin 2008 : Lancement de T2L2 à bord du satellite Jason-2
 * 22 mai 2006 : Livraison du modèle de vol à Thalès Alenia Space

 


LE PROJET EN BREF

Que ce soit pour synchroniser ou évaluer leurs performances, les horloges
atomiques sont régulièrement comparées entre elles. Cette opération appelée
« transfert de temps » repose sur la propagation d’ondes électromagnétiques
émises par des satellites vers deux horloges à évaluer –qu'elles soient
terrestres ou spatiales.

L'utilisation de signaux optiques au lieu des signaux micro-onde utilisés
jusqu’à maintenant pourrait toutefois faire gagner un à deux ordres de grandeur
au niveau de la précision des mesures. Cette démonstration était au cœur de
l’expérience « Transfert de temps par lien laser » (T2L2) qui utilise
l’instrument spatial T2L2 construit par le CNES et placé en tant que passager à
bord du satellite Jason-2 ainsi qu’un réseau sol de stations de télémétrie laser
associées à des horloges atomiques de très grande qualité.

Le principe de l'expérience est basé sur la propagation de signaux laser entre
les horloges à synchroniser. Chaque station laser sol émet un train d’impulsions
vers Jason-2. L’instrument T2L2 détecte et date son arrivée à bord tandis qu'un
rétro-réflecteur renvoie cette impulsion lumineuse vers les stations émettrices.
Avec les trois dates enregistrées – de départ, d’arrivée à bord du satellite et
de retour, il est alors possible de déterminer le décalage temporel entre les
deux horloges.

Entre 2008 et 2014, l'instrument T2L2 a ainsi réalisé près de 600 millions de
datations montrant qu'il est possible de comparer, à distance, des horloges avec
une incertitude meilleure que 150 ps. La restitution de la fréquence de
l’horloge de l’oscillateur Doris présent à bord de Jason-2 a aussi été validée à
un niveau jamais atteint. Mais surtout, T2L2 a ouvert la voie à de nouvelles
expériences notamment pour le futur lien laser européen ELT (European Laser
Timing) qui sera monté sur l’ensemble d’horloges spatiales ACES dont le
lancement vers la Station spatiale internationale est prévu en 2025.
L’expérience s’est arrêtée en 2014.

 


RÔLE DU CNES DANS LE PROJET

L'expérience T2L2 est développée par le CNES en partenariat avec le laboratoire
GéoAzur de l'Observatoire de la Côte d'Azur (OCA), dont le PI, Etienne Samain.

Le CNES assure les rôles de maître d'œuvre système et instrument. Outre
l'activité scientifique proprement dite, l'OCA joue un rôle important dans la
définition de l'instrument. En effet, la conception des fonctions métrologiques
de détection et de datation reprend des développements de prototypes réalisés et
validés par l'OCA.

La réalisation de l'instrument de vol a été confiée à 3 industriels pilotés par
le CNES.

Le Centre de Mission Instrument (CMI) est hébergé et opéré par le CNES et assure
l'exploitation de l'instrument au travers d'activités de routine, la gestion des
interfaces avec le segment sol Jason-2 (fourniture des TC et récupération des
TM) et le traitement des données de niveau 0.

L'exploitation de l'expérience T2L2 est assurée conjointement du CNES et
l'Observatoire de la Côte d'Azur.

Le CNES assure l'exploitation opérationnelle de l'instrument, c'est-à-dire le
suivi de son fonctionnement en orbite, l'envoi des télécommandes et la collecte,
traitement et diffusion de la télémesure.

 


CONTACT CNES

Responsable thématique Physique Fondamentale du CNES
Martin BOUTELIER
Courriel : martin.boutelier at cnes.fr

Le site web du CNES est en cours de refonte et plusieurs pages relatives aux
projets sont temporairement indisponibles. Les contenus seront à nouveau
disponibles début 2025. Veuillez nous excuser pour la gêne occasionnée.


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