Publié le 24 octobre 2024. La conquête spatiale exige une précision temporelle extrême : des recherches récentes révèlent que le temps s’écoule différemment sur Mars, une nuance cruciale pour les communications et la navigation lors des futures missions interplanétaires.
- Le temps sur Mars s’écoule en moyenne 477 microsecondes plus vite par jour que sur Terre.
- Cette différence est due aux effets de la relativité générale d’Einstein, liés à la gravité et à la vitesse.
- Des scientifiques du NIST ont développé des systèmes de mesure temporelle précis pour Mars et la Lune, essentiels pour l’exploration spatiale.
Les différences de rythme du temps entre les planètes, longtemps considérées comme négligeables, s’avèrent un enjeu majeur à mesure que l’humanité envisage de s’implanter au-delà de la Terre. Une étude menée par des physiciens du National Institute of Standards and Technology (NIST) aux États-Unis a mis en évidence un décalage significatif entre les horloges terrestres et celles de Mars. Selon leurs travaux, le temps martien avance d’environ 477 microsecondes (0,000477 seconde) par jour par rapport au temps terrestre.
Ce phénomène, bien que subtil, pourrait avoir des conséquences importantes pour la synchronisation des opérations spatiales, notamment pour les communications et la navigation. La théorie de la relativité générale d’Albert Einstein explique cette disparité : le temps est influencé par la force gravitationnelle. Plus la gravité est forte, plus le temps ralentit ; inversement, dans un champ gravitationnel plus faible, le temps s’accélère. La vitesse d’un objet en orbite contribue également à cette variation.
Ce principe est déjà appliqué dans des technologies courantes, comme les satellites GPS. Les horloges atomiques embarquées à bord de ces satellites, situées dans un champ gravitationnel moins intense et soumises à des effets d’accélération, gagnent environ 38 microsecondes par jour par rapport aux horloges terrestres. Sans correction, ces décalages compromettraient la précision de la localisation.
Les chercheurs du NIST, Neil Ashby et Bijunath Patla, ont donc conçu un système de mesure temporelle de haute précision spécifiquement adapté à Mars. Ils avaient précédemment calculé que le temps sur la Lune s’écoulait environ 56 microsecondes plus vite par jour que sur Terre, ce qui a servi de base au développement d’une norme horaire lunaire équivalente au Temps Universel Coordonné (UTC).
« Le problème des trois corps est déjà très complexe. Nous en avons maintenant quatre : le Soleil, la Terre, la Lune et Mars », explique Bijunath Patla, physicien au NIST. Mars représente un défi plus complexe que la Lune en raison des interactions gravitationnelles mutuelles, rendant le calcul du temps martien plus ardu.
La masse de Mars est environ un dixième de celle de la Terre, ce qui se traduit par une gravité de surface environ cinq fois plus faible. De plus, Mars est plus éloignée du Soleil (environ 1,5 unité astronomique) et possède une orbite plus elliptique, entraînant des variations de la force gravitationnelle tout au long de son année martienne, qui dure 687 jours terrestres.
En conséquence, le rythme du temps sur Mars n’est pas constant. Bien que l’horloge moyenne martienne avance de 477 microsecondes par jour, cette différence peut varier entre 226 et 266 microsecondes selon la position de Mars sur son orbite.
Même un décalage de 56 microsecondes peut entraîner des erreurs de position significatives, de l’ordre de plusieurs centaines de terrains de football, pour un objet se déplaçant à la vitesse de la lumière si les effets relativistes ne sont pas pris en compte, souligne Cheryl Gramling de la NASA.
La construction d’un système horaire précis et synchronisé est donc essentielle pour l’avenir de l’exploration spatiale.
« Si nous voulons transférer l’infrastructure de communication de la Terre vers Mars, les horloges doivent alors être synchronisées avec une grande précision. »
Cheryl Gramling, NASA
Cette recherche représente une étape importante vers la réalisation de la vie et des activités humaines dans l’ensemble du système solaire.