La mission CARIOQA a pour but de développer et d'embarquer le premier accéléromètre atomique à bord d'un satellite à l’horizon 2030. L’objet d’une telle mission est d’augmenter le niveau de maturité technologique de ces instruments en validant les briques technologiques essentielles à leur fonctionnement.

Chiffres clés

• 1 instrument composé de 4 sous-systèmes à bord
• <10^-9m.s^-2.Hz^-1/2 sensibilité de l’accéléromètre
• 16 partenaires européens
• 4 laboratoires français impliqués

Dates clés

• 2030 : Lancement prévu du satellite CARIOQA
• 2027 : Début des phases C et D du développement
• 2025 : Début de la phase B du développement
• Janvier 2024 : Début de la phase A du développement
• Juin 2023 : Signature d’une déclaration jointe par l’Union Européenne, le CNES et le DLR au Salon du Bourget 2023 exposant leur intention commune de développer la mission CARIOQA.
• Décembre 2022 : Début du projet CARIOQA

Le projet en bref

Le but de la mission CARIOQA (Cold Atom Rubidium Interferometer in Orbit for Quantum Accelerometry) est de développer un accéléromètre quantique précurseur d’une nouvelle génération de capteurs inertiels pour l’espace.

Fondé sur une technologie récemment industrialisée pour des usages terrestres tels que la mesure de la gravité au sol, le suivi de l’évolution des eaux en sous-sol ou encore l’étude de la montée de la lave dans les volcans, l’accéléromètre atomique est un instrument clé pour le futur des missions d’observation de la Terre. Il doit en effet permettre d’améliorer les niveaux de sensibilité et d’exactitude des mesures d’accélération réalisées par les missions de géodésie spatiale.

La mission CARIOQA a pour but de développer et d'embarquer le premier accéléromètre atomique à bord d'un satellite à l’horizon 2030. L’objet d’une telle mission est d’augmenter le niveau de maturité technologique de ces instruments en validant les briques technologiques essentielles à leur fonctionnement. Elle permettra également de démontrer la maîtrise des performances de ces instruments en vol. Cette maîtrise est en effet cruciale dans le contexte des missions scientifiques dans lesquelles ces capteurs quantiques sont envisagés.

L’utilisation de capteurs quantiques dans le domaine spatial constitue un enjeu majeur pour l’autonomie de l’Europe et le leadership français dans le domaine des technologies quantiques. Les applications de cette nouvelle technologie se divisent en deux volets, l’un en lien avec le domaine de l’observation de la Terre et l’autre avec la physique fondamentale.

En matière d’observation de la Terre, la technologie développée dans le cadre de CARIOQA permettra d’améliorer la cartographie du champ de gravité terrestre depuis l’espace tout en apportant un nouveau regard sur la modélisation de l’atmosphère. Les futures missions de géodésie spatiale bénéficieront de cette technologie pour améliorer nos connaissances dans le domaine de l’hydrologie, l’océanographie et la glaciologie, permettant un suivi du cycle de l’eau ainsi que l’étude de la structure interne de la Terre. À terme, ces applications aideront à gérer durablement les ressources, mais aussi à prévenir les catastrophes naturelles et à mieux comprendre le changement climatique. L’avènement de cette technologie de rupture offrira donc une amélioration de performance dont les effets seront comparables à la révolution apportée par l’altimétrie spatiale en observation de la Terre il y a 30 ans.

Par son aspect quantique, le capteur développé pour CARIOQA trouvera aussi des applications dans le domaine de la recherche en physique fondamentale avec, plus particulièrement, la possibilité lors de futures missions, de tester le principe d’équivalence de façon plus précise grâce à l’usage d’atomes comme référence. Ceci diffère de la mission Microscope qui se basait sur l’accélération de deux masses cylindriques composées de différentes matières.

Enfin, d’autres applications pourraient être envisagées telles que la navigation inertielle utile aux avions et sous-marins par exemple. Ce système fonctionne grâce à la mesure du mouvement en 3 dimensions permettant de connaître aussi bien leur position que leur orientation sans l’aide d’une connexion extérieure telle que les systèmes de localisation par satellites.

Rôle du CNES dans le projet

La mission CARIOQA est développée avec une forte contribution de l’Union Européenne au travers de son programme HORIZON EUROPE avec le CNES en qualité de Consortium leader et en collaboration étroite avec le DLR.

Contacts CNES

Responsable Projet CARIOQA
Christine FALLET
Courriel : christine.fallet at cnes.fr

Expert technique
Thomas LEVEQUE
Courriel : thomas.leveque at cnes.fr

Responsable thématique Géophysique Interne, Géodynamique et Géodésie du CNES
Félix PEROSANZ
Courriel : felix.perosanz at cnes.fr

Responsable thématique Physique Fondamentale
Martin BOUTELIER
Courriel : martin.boutelier at cnes.fr