Résumé de la thèse
La thèse présente les résultats expérimentaux obtenus au cours du développement et des essais au sol du modèle de vol de l'horloge à atomes froids PHARAO. PHARAO est le premier étalon primaire de fréquence dédié aux applications spatiales et est développé par l'agence spatiale française : le CNES. PHARAO est un des principaux instruments de la mission spatiale de l'ESA (Agence Spatial Européenne) : ACES (Atomic Clock Ensemble in Space) dont le lancement est prévu en 2016. La mission est basée sur des comparaisons de temps et de fréquence de très hautes performances entre PHARAO et un ensemble d’horloges basées au sol, pour effectuer des tests en physique fondamentale. La charge utile sera installée sur un module extérieur de la Station spatiale internationale (ISS).
Après une introduction sur les horloges atomiques et un résumé de la mission ACES, l'architecture de PHARAO, optimisée pour la microgravité, et son fonctionnement sont décrits. Puis, cette thèse présente les mesures et l'analyse de la stabilité de fréquence de l’horloge. Au sol, la stabilité de fréquence est mesurée à un niveau de 3,1×10–13t–1/2, cette valeur étant en accord avec les différentes sources de bruit ; en microgravité, la stabilité atteindra 10–13t–1/2. Pour terminer, les principaux déplacements de fréquence sont analysés. Une étude détaillée est donnée sur les propriétés des blindages magnétiques, leurs hystérésis et la conception d’une compensation magnétique active. L'objectif est de réduire l'incertitude de mesure du second ordre de l’effet Zeeman au niveau de quelques 10–17. La détermination de la température de l’environnement des atomes est également analysée, avec l'objectif d'atteindre une incertitude sur le déplacement de fréquence due au rayonnement du corps noir dans la gamme de 10–17. Un budget préliminaire d’incertitude de la fréquence de l’horloge au sol est évalué à 1,1×10–15. Ce budget est compatible avec un objectif de 3×10–16 en microgravité. La prochaine étape verra l’assemblage tous les autres instruments ACES pour un lancement prévu en 2016
Texte intégral
Consultez l'intégralité de la thèse