vignette|Réflecteur de la mission Apollo 11 sur le sol lunaire. vignette|Mesure laser de la distance Terre/Lune depuis l'observatoire Mc Donald. Un réflecteur lunaire est un dispositif optique catadioptrique, 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 , LLR) de l'Observatoire de la Côte d'Azur.

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 ± une seconde d'arc).

Cinq rétroréflecteurs lunaires ont été placés sur la Lune par les missions humaines américaines , 14 et 15 ainsi que par les sondes robots soviétiques Lunokhod. 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 kilomètres. Ils ont déterminé la mesure précise de l'éloignement de la Lune de la Terre, soit .

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 est constitué d'une matrice de de cube en verre de quartz de de diamètre. Il se situe sur la Mer de la Tranquillité. Il a été déposé, ainsi que les deux autres réflecteurs des missions Apollo avec les équipements scientifiques des et .

Apollo 14

Le réflecteur d' est semblable à celui d'. Il se situe dans le cratère Fra Mauro.

Apollo 15 Celui d' 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 (environ 80 % en 2011). Il se situe dans le cratère Béla.

Lunokhod 1 (Luna 17) vignette|Laser permettant la mesure de la distance Terre-Lune (observatoire de la Côte d'Azur). La sonde automatique soviétique , transportée par le vaisseau Luna 17, était équipée d'un réflecteur de fabrication française, réalisé dans le centre spatial de Cannes - Mandelieu, comprenant de cube de de côté. Il a fonctionné lors de la mission en 1970 puis la liaison a été perdue.. Il se trouve dans la Mer des Pluies.

Après avoir été relocalisé par le , un aller-retour lumineux a été réalisé le avec succès par l'Observatoire d'Apache Point au Nouveau-Mexique après son alunissage répond encore aux Terriens.. Il est depuis couramment utilisé par l'Observatoire de la Côte d'AzurAlexandre Deloménie, reprend du service, Ciel & Espace, juillet 2013..

Lunokhod 2 (Luna 21) Le réflecteur de (1973), transporté par le vaisseau Luna 21, est toujours utilisable. Il se trouve dans le cratère le Monnier. Il comporte comme Lunokhod 1 des réflecteurs de fabrication française ..

Beresheet Le rétroréflecteur de cet atterrisseur a été fourni par la NASA. Échec de l'alunissage de Beresheet.

Récapitulatif Mission Arrivée sur la Lune RendementPar convention, le rendement d' a été fixé à 1. Pourcentage de tirs Apollo 11 1969 0,3 6 % Luna 17 1970 0,7 à 0,8 Apollo 14 1971 0,3 7 % Apollo 15 1971 1 80 % Luna 21 1973 0,1 8 %Beresheet2018 (échec)N/A Référence.

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 soit () ; en pratique, à cause de l'atmosphère, plus de . Étant donné la taille du réflecteur, seuls quelques photons en pendant . 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 fréquentiel : 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 (). Parmi les stations au sol, on compte l'Observatoire de la Côte d'Azur (station de Grasse), l'Observatoire d'Apache Point au Nouveau-Mexique et l'Agence spatiale italienne (station de Matera).

L'un des observatoires les plus précis et les plus efficaces dans le domaine des tirs laser est l'Observatoire de la Côte d'Azur, celui-ci est capable de mesurer des distances avec une précision sub-centimétrique. Il est le mieux référencé quant à sa position dans l'espace.

Notes et références

Sources

Voir aussi Articles connexes Télémétrie laser sur satellites appliquée à la mesure de la distance Terre-Lune ALSEP : suite d'équipements scientifiques déposés sur la Lune par les astronautes du programme Apollo

Liens externes Les sites lunaires équipés de rétro-réflecteurs laser

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