question posée le 14-12-2014 par Ludo
Bonjour,
à quoi servent les lasers utilisés en astronomie ?
réponse du 18-12-2014 par Fabrice Mottez
Les lasers sont utilisés dans un très grand nombre d'instruments.
Par exemple on s'en sert pour mesurer avec une très grande précision la distance Terre-Lune. Pour cela, on produit une impulsion lumineuse très brève avec un laser. Avec un télescope (mais utilisé comme émetteur), on dirige le rayon laser vers la Lune. Le faisceau arrive sur la Lune et une fraction de la lumière du laser est réfléchie vers la Terre. Avec le même télescope, on capte une petite portion de cette lumière réfléchie. On chronomètre le temps d'aller et retour. Ensuite, (pour faire simple) on divise la vitesse de la lumière par la durée du voyage de la lumière et on en déduit la distance Terre-Lune.
En pratique c'est plus compliqué (par exemple la lumière du laser va moins vite dans l'atmosphère que dans l'espace et il faut en tenir compte). Aussi il faut une très grande précision du chronométrage. Tout cela est difficile à mettre en place. Mais c'est faisable. A la fin, on a une mesure de la distance Terre-Lune précise à quelques centimètres près.
Autre application : en optique adaptative. C'est pour l'observation du ciel avec un télescope, depuis la surface de la Terre. L'optique adaptative consiste à mesurer comment l'atmosphère déforme le trajet de la lumière dans l'atmosphère, et à corriger la forme des miroirs du télescope afin de compenser ces déformations. Il faut faire typiquement un millier de corrections par seconde.
Pour cela, il faut un ordinateur qui calcule très vite, des vérins rapides pour modifier la forme du miroir du télescope, et il faut aussi mesurer comment l'atmosphère déforme le trajet de la lumière.
Pour cette mesure, on envoie un rayon laser vers le ciel, de manière à ce qu'il soit vu par le télescope. Si l'atmosphère ne déformait pas l'image, on verrait toujours la lumière du laser au même endroit. Mais avec les turbulences atmosphériques, elle bouge. C'est le mouvement apparent de ce rayon que l'on utilise pour mesurer les déformations causées par l'atmosphère.
Les rayons lasers servent aussi pour le réglage de système optiques comme un télescope et les instruments de mesure que l'on place derrière.
Il y a certainement d'autres applications des lasers en astronomie. C'est toujours un peu technique, et pas forcément facile à comprendre.
