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Histoire de la Télémétrie laser terre-lune - Photoniques

pour mesurer la distance Terre-Lune par le temps de vol aller-retour d'une impulsion laser réfléchie directement par la surface lunaire En 1965, l'obser-

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est le nombre de photons émis durant une impulsion ? Le faisceau laser est dirigé vers la Lune en passant à travers l'optique du télescope, on considère qu'il s' 

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Aujourd'hui : Méthode des tirs Laser Comment a-t-on mesuré la distance Terre- Lune? En posant le pied sur notre satellite Le 21 juillet 1969, Neil Armstrong et  

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Pour cela, il fallait déposer sur la Lune des réflecteur LASER C'est alors que les soviétiques proposent au CNES en 1968 de fournir des réflecteurs lasers pour 

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Mesure des grandes longueurs d'onde du champ de On mesure T0, PA0 et PV0 au pied de la station laser Distance Terre – Lune : 384 000 km n pe- /n hv

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Le principe est la mesure de la durée τ d'aller-retour d'une impulsion laser émise du sol terrestre vers un réflecteur lunaire On en déduit la distance terre-lune D 

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IUT Saint Nazaire Département Mesures Physiques Puissance moyenne du laser ( = flux énergétique moyen ) = U / Ti = 2 W Distance Terre – lune = 3 6 10

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TP 24 chapitre 16 : Mesure de la distance Terre-Lune. Grossheny Laurent - Lycée JB Schwilgué Sélestat

L"expérience " laser-lune » de l"Observatoire de La Côte d"Azur (OCA) a pour but la détermination

précise de la distance terre-lune et de ses variations. Elle est située sur le plateau de Calern, près de

Grasse.

Le principe est la mesure de la durée

d"aller-retour d"une impulsion laser émise du sol terrestre vers un réflecteur lunaire. On en déduit la distance terre-lune D = c / 2. La valeur moyenne de la distance terre- lune étant d"environ 384 500 km, on prévoit un intervalle

2,56 s entre l"émission d"une impulsion et la

réception du signal de retour correspondant. Actuellement, la distance D est déterminée au centimètre

près, la précision atteinte sur la mesure de

étant de = ....

Un laser vert émettant à une longueur

d"onde de 532 nm, envoie 10 impulsions par seconde, ayant chacune une énergie de 200mJ. Un réflecteur lunaire ne recueille qu"une infime partie de l"énergie émise. Après réflexion, une partie encore plus infime est collectée par le télescope au sol. Document 3 : Les mesures du site CERGA : http://wwwrc.obs-azur.fr/cerga/laser/laslune/llr.htm En se connectant au site du CERGA, on obtient des fichiers texte (*.DAT). Le fichier contient une multitude de données du type :

511998 213223121731439026629923314973301910 80001029011 08861001151905320a0524

5 identification du format 1 caractère

1 couleur du laser (1 = vert 2 = infrarouge) 1 car.

19980213

date (année mois jour) le 13 février 1998 8 car. 2231
heure minute 22 h 31 minutes 4 car.

217314390

secondes (au moment du tir : l"unité est la centaine de nanoseconde) 9 car.

26629923314973

Mesure (l"unité est le dixième de picoseconde) 14 car. 3 réflecteur 0 = Apollo XI 2 = Apollo XIV

3 = Apollo XV 4 = Lunakhod 2 1 car.

01910
site d"observation (ici l"OCA/CERGA) 5 car. 080
nombre d"échos pour le point normal 3 car.

001029

l"incertitude estimée(l"unité est le dixième de picoseconde) 6 car. 011 signal/bruit estimé (unité = 0.1) 3 car.

1 caractère blanc

1 car.

088610

pression atmosphérique (unité = 0.01 mbar) 6 car. 0115
température atmosphérique (unité = 0.1 deg C) 4 car. 19 humidité en pourcentage 2 car. 05320
longueur d"onde du laser (unité = 0.1 nm) 5 car. a version du fichier 1 car. 0524
durée de la série en secondes 4 car TP 24 chapitre 16 : Mesure de la distance Terre-Lune. Grossheny Laurent - Lycée JB Schwilgué Sélestat

Analyser.

1. Calculer l"énergie d"un photon émis par le laser.

2. En déduire le nombre de photons par impulsion.

3. Pour 6000 impulsions émises, on considère que moins de 100 photons sont collectés sur Terre.

Comparer l"énergie émise par le laser et celle reçue par le télescope.

4. Quelle doit être la plus petite durée mesurable pour obtenir la précision au centimètre sur la

distance Terre-Lune ? On donne : h = 6,63.10-34 J.s c = 299 792 458 m.s-1

Réaliser.

· Ouvrir le fichier Excel " CERGA_1995 ».

· Dans une nouvelle colonne, calculer pour toutes les valeurs la distance Terre-Lune. · Déterminer la moyenne notée " D » des mesures. Calculer l"erreur sur la mesure de la distance D sachant que D/D = V/V + t/t · Donner le résultat de la mesure de D sous la forme D = Dm ± D · Comment expliquer que la valeur peut varier ainsi au cours d"une nuit ? Appeler le professeur pour lui présenter les résultats.

Communiquer.

En utilisant le micro et le logiciel " audacity », enregistrer un fichier audio d"une durée n"excédant pas

deux minutes dans lequel vous devrez :

· indiquer votre nom et prénom ;

· faire un résumé concis des mesures et calculs;

· formuler une conclusion sur la mesure.

Le fichier audio devra être enregistré (export/format mp3) sur le serveur 6 _ physique, en lui donnant

comme nom de fichier votre nom. Appeler le professeur pour lui présenter la conclusion.quotesdbs_dbs7.pdfusesText_13