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MICROSCOPE

Le projet MICROSCOPE a été co-proposé par l’ ONERA et l’OCA dans la filière Myriade (micro satellites). Actuellement la charge utile est en phase C/D tandis que le satellite attend des études complémentaires sur le système de propulsion pour terminer la phase B.

La mission spatiale MICROSCOPE a pour objectif le test de l’universalité de la chute libre (ou principe d’équivalence faible ) à mieux que 10-15 (plus de 100 fois mieux que les expériences au sol) à l’aide d’accéléromètres spatiaux.

satellite cnes

Le principe de l'expérience est le suivant : on cherche à détecter une différence d'accélération entre deux masses d'épreuve de même centre et de compositions différentes (signe d'une violation de l'équivalence entre masse grave et masse inerte pour des matériaux différents). Un tel couple de masses d'épreuve concentriques constitue un accéléromètre différentiel. Chaque masse, "suspendue" électrostatiquement, est asservie pour rester immobile par rapport au reste du satellite, la mesure du déplacement étant assurée par des détecteurs capacitifs. La force électrostatique exercée compense (et permet donc de mesurer) les autres accélérations de la masse par rapport au satellite.
A part des perturbations (thermiques, magnétiques, gravité du satellite) qu'il faut contrôler, les sources d'accélération sont :

  • les forces non-gravitationnelles exercées sur le satellite mais pas sur les masses qui sont à l'intérieur,
  • le gradient de gravité et le gradient d'inertie entre le centre du satellite et le centre de chaque masse,
  • des rapports masse grave sur masse inerte différents pour le satellite et chaque masse d'épreuve.

Le fait d'observer la différence d'accélération entre deux masses d'épreuve cylindriques de même centre permet d'annuler les deux première sources (mode commun) et d'observer la différence de "chute libre" des deux masses soumises au champ de gravité de la Terre. De plus, des propulseurs asservis sur l'accélération mesurée en mode commun permet d'asservir le mouvement du satellite sur le mouvement moyen des masses ; c'est ce que l'on appelle la traînée compensée. Ceci a le gros avantage de diminuer l'accélération agissant sur chaque masse prise individuellement et donc de permettre une meilleure précision sur la mesure de la différence d'accélération. La compensation de traînée est à la fois une originalité de la mission MICROSCOPE et une raison pour laquelle le satellite et la charge utile (deux accéléromètres différentiels) doivent être considérés comme un système unique.

MICROSCOPE embarque deux accéléromètres différentiels : un accéléromètre pour le test proprement dit avec deux masses de compositions différentes (platine et titane) et un accéléromètre de référence avec deux masses de compositions identiques.

affiche