La NASA finance un capteur quantique orbital pour 2030

À l’Einstein Elevator de Hanovre, en Allemagne, des ingénieurs testeront une première tête de capteur pendant de brèves périodes de microgravité. Ces travaux font suite à la décision de la NASA d’ajouter 20 millions de dollars au financement d’Infleqtion pour le Quantum Gravity Gradiometer Pathfinder, portant l’investissement total dans la mission à 40 millions de dollars et permettant son entrée en phase de développement matériel.

Le satellite proposé pourrait devenir le premier capteur quantique spatial de gravité au monde. Infleqtion prévoit un lancement sur une orbite terrestre basse en 2030. Son instrument utiliserait des atomes de rubidium ultrafroids pour détecter d’infimes différences dans le champ gravitationnel terrestre — des signaux qui peuvent traduire des variations de l’eau et de la glace sous la surface de la planète et à travers celle-ci.

Le mécanisme est délicat, mais direct : une chambre à vide, des lasers et des systèmes électroniques refroidiront et manipuleront les atomes à des températures proches de l’échelle du pico-kelvin. Leur comportement pourra ensuite servir à effectuer des mesures de gravité. Le JPL et Infleqtion se sont déjà appuyés sur des travaux antérieurs menés avec le Cold Atom Lab de la NASA à bord de la Station spatiale internationale, qui a étudié des atomes ultrafroids en microgravité.

L’étape suivante n’est pas la mise en place d’un service d’observation de la Terre opérationnel. Infleqtion construira une première tête de capteur et une unité d’ingénierie électronique, puis les testera avant d’engager du matériel de vol dans l’espace ; la NASA prévoit que cette phase se poursuivra jusqu’en 2027. Les satellites GRACE et GRACE-FO existants surveillent les variations de la gravité terrestre depuis des décennies. L’approche quantique est donc développée comme une autre voie de mesure, et non comme un remplacement déjà opérationnel.

Alors, qu’est-ce qui change concrètement ? Un Pathfinder réussi pourrait réduire les risques techniques de futures missions gravimétriques à plus haute résolution, capables de suivre depuis l’orbite les déplacements des eaux souterraines, la fonte des glaces et les ressources naturelles souterraines. Pour l’instant, le principal défi consiste à transformer un système de laboratoire très sensible en un équipement capable de résister au lancement et de fonctionner de manière fiable dans l’espace ; la mission est conçue pour tester cette transition, pas encore pour fournir des mesures courantes.