How a miniaturized atomic clock could revolutionize space exploration | Jill Seubert

Transcriber: Joseph Geni Reviewer: Camille Martínez

Traducteur: Neila Ameur Relecteur: Anne-Sophie Matichard

Six months ago,

Il y a six mois,

I watched with bated breath

j'observais en retenant mon souffle

as NASA's InSight lander descended towards the surface of Mars.

la descente d'InSight de la NASA vers la surface de Mars.

Two hundred meters,

Deux cent mètres,

80 meters,

80 mètres,

60, 40, 20, 17 meters.

60, 40, 20, 17 mètres.

Receiving confirmation of successful touchdown

Recevoir la confirmation du succès de l'atterrissage

was one of the most ecstatic moments of my life.

fut l'un des moments les plus extatiques de ma vie.

And hearing that news was possible because of two small cube sets

Et entendre cela fut possible grâce aux deux petits CubeSats

that went along to Mars with InSight.

qui voyagèrent vers Mars avec InSight.

Those two cube sets essentially livestreamed InSight's telemetry

Ces deux CubeSats diffusaient en direct la télémétrie d'InSight

back to Earth,

vers la Terre,

so that we could watch in near-real time

pour qu’on puisse entendre en quasi temps réel

as that InSight lander went screaming towards the surface of the red planet,

le rugissement de l’atterrisseur InSight vers la surface de la planète rouge,

hitting the atmosphere of Mars

pénétrant l’atmosphère de Mars,

at a top speed of about 12,000 miles per hour.

à une vitesse de pointe d’environ 19 300 kilomètres à l'heure.

Now, that event was livestreamed to us

Cet événement nous était diffusé en direct

from over 90 million miles away.

à plus de 90 millions de kilomètres de distance.

It was livestreamed from Mars.

C'était diffusé en direct depuis Mars.

Meanwhile,

Entre-temps,

the two Voyager spacecraft --

les deux sondes Voyagers --

now, these are these two almost unbelievably intrepid explorers.

ces deux-là sont deux explorateurs intrépides particulièrement incroyables.

They were launched

Ils furent lancés

the same year that all of us here were being introduced to Han Solo

la même année où nous avons rencontré Han Solo pour la première fois.

for the first time.

And they are still sending back data from interstellar space

Ils continuent à nous faire parvenir des données depuis l'espace interstellaire

over 40 years later.

depuis plus de 40 ans.

Nous envoyons bien plus d'engins spatiaux dans l'espace qu'auparavant.

We are sending more spacecraft further into deep space

than ever before.

But every one of those spacecraft out there

Mais chacun de ces engins spatiaux dépend de sa navigation,

depends on its navigation being performed

qui s'effectue ici même sur Terre,

right here at Earth

nous informant de sa position mais bien plus encore,

to tell it where it is and, far more importantly,

de sa trajectoire.

where it is going.

And we have to do that navigation here on Earth for one simple reason:

Et nous devons faire cette navigation ici sur Terre pour une raison simple :

spacecraft are really bad at telling the time.

les vaisseaux spatiaux sont très mauvais à donner l'heure.

But if we can change that,

Mais si nous pouvons changer cela,

we can revolutionize the way we explore deep space.

nous pourrions révolutionner notre façon d'explorer l'espace.

Now, I am a deep space navigator,

Je suis pilote de l'espace;

and I know you're probably thinking, "What is that job?"

vous vous dites certainement : « Quel est ce boulot ? »

Well, it is an extremely unique and also very fun job.

Eh bien, c'est un boulot extrêmement unique mais aussi très amusant.

I steer spacecraft,

Je pilote les vaisseaux spatiaux,

from the moment they separate from their launch vehicle

du moment où ils se séparent de leur véhicule de lancement

to when they reach their destination in space.

jusqu'au moment où ils atteignent leur destination dans l'espace.

And these destinations -- say Mars for example, or Jupiter --

Ces destinations -- disons Mars par exemple, ou Jupiter --

they are really far away.

sont vraiment très lointaines.

To put my job in context for you:

Je vais vous expliquer le contexte de mon travail :

it's like me standing here in Los Angeles and shooting an arrow,

c'est comme si d'ici, Los Angeles, je tirais une flèche,

and with that arrow, I hit a target that's the size of a quarter,

et qu'avec cette flèche, je touchais une cible de la taille d'une pièce de monnaie,

and that target the size of a quarter is sitting in Times Square, New York.

et que cette cible se trouvait à Times Square, New York.

Now, I have the opportunity to adjust the course of my spacecraft

J'ai la possibilité d'ajuster la trajectoire de mon vaisseau

quelques fois sur cette trajectoire,

a few times along that trajectory,

but in order to do that, I need to know where it is.

mais pour faire cela, j'ai besoin de connaitre sa position.

And tracking a spacecraft as it travels through deep space

Traquer un vaisseau spatial alors qu'il voyage dans l'espace

is fundamentally a problem of measuring time.

est essentiellement un problème de mesure du temps.

You see, I can't just pull out my ruler and measure how far away my spacecraft is.

Je ne peux pas juste prendre ma règle

et mesurer à quelle distance se trouve mon vaisseau.

But I can measure

Mais je peux mesurer

how long it takes a signal to get there and back again.

combien de temps prend un signal pour l'atteindre et revenir vers nous.

And the concept is exactly the same as an echo.

Le concept est identique à celui de l'écho.

If I stand in front of a mountain and I shout,

Si je me tiens face à une montagne et que je crie,

the longer it takes for me to hear my echo back at me,

plus j'attends le retour de l'écho,

the further away that mountain is.

plus éloignée sera la montagne.

So we measure that signal time very, very accurately,

Nous mesurons donc le temps du signal avec beaucoup de précision,

car une erreur, même d'une infime fraction de seconde

because getting it wrong by just a tiny fraction of a second

might mean the difference between your spacecraft safely and gently landing

pourrait faire la différence entre votre vaisseau spatial

atterrissant en douceur et sécurité sur la surface d'une autre planète

on the surface of another planet

or creating yet another crater on that surface.

ou créant un autre cratère sur cette surface.

Just a tiny fraction of a second,

Juste une infime fraction de seconde

and it can be the difference between a mission's life or death.

qui peut faire le différence entre la vie et la mort d'une mission.

So we measure that signal time very, very accurately here on Earth,

Ainsi, nous mesurons le temps du signal très très précisément ici sur Terre,

down to better than one-billionth of a second.

au milliardième de seconde.

But it has to be measured here on Earth.

Mais elle doit être mesurée ici sur Terre.

There's this great imbalance of scale when it comes to deep space exploration.

Il y a ce grand déséquilibre d'échelle avec d'exploration spatiale.

Historically, we have been able to send smallish things extremely far away,

Historiquement, nous avons pu envoyer des petites choses extrêmement loin,

thanks to very large things here on our home planet.

grâce à de très grandes choses ici sur notre planète.

As an example, this is the size of a satellite dish

À titre d'exemple, voici la taille d'une antenne parabolique

that we use to talk to these spacecraft in deep space.

que nous utilisons pour parler aux vaisseaux spatiaux dans l'espace.

And the atomic clocks that we use for navigation are also large.

Les horloges atomiques que nous utilisons pour la navigation

sont toutes aussi grandes.

The clocks and all of their supporting hardware

Les horloges et leur matériel de soutien

can be up to the size of a refrigerator.

peuvent avoir la taille d'un réfrigérateur.

Now, if we even want to talk about sending that capability into deep space,

Si nous voulons traiter de l'envoi de cette capacité dans l'espace,

that refrigerator needs to shrink down

ce réfrigérateur doit rétrécir

into something that can fit inside the produce drawer.

en quelque chose qui puisse s'intégrer dans le tiroir à légumes.

So why does this matter?

Alors pourquoi est-ce important ?

Well, let's revisit one of our intrepid explorers, Voyager 1.

Revenons sur l'un de nos intrépides explorateurs, Voyager 1.

Voyager 1 is just over 13 billion miles away right now.

Voyager 1 est à 21 milliards de kilomètres à l'heure actuelle.

As you know, it took over 40 years to get there,

Comme vous le savez, il a fallu plus de 40 ans pour y parvenir

and it takes a signal traveling at the speed of light over 40 hours

et il faut un signal qui voyage à la vitesse de la lumière

pendant plus de 40 heures pour l'atteindre et en revenir.

to get there and back again.

And here's the thing about these spacecraft:

Voilà le problème avec les vaisseaux spatiaux :

they move really fast.

ils avancent vraiment vite.

And Voyager 1 doesn't stop and wait for us to send directions from Earth.

Voyager 1 ne s'arrête pas pour attendre nos instructions depuis la Terre.

Voyager 1 keeps moving.

Voyager 1 continue d'avancer.

In that 40 hours that we are waiting

Durant les 40 heures où nous attendons

to hear that echo signal here on the Earth,

d'entendre cet écho ici sur Terre,

Voyager 1 has moved on by about 1.5 million miles.

Voyager 1 aura bougé d'environ 2,5 millions de kilomètres.

It's 1.5 million miles further into largely uncharted territory.

C'est 2,5 millions de kilomètres plus loin dans un territoire largement inexploré.

So it would be great

Ce serait donc formidable

if we could measure that signal time directly at the spacecraft.

si nous pouvions mesurer le temps du signal directement depuis le vaisseau.

But the miniaturization of atomic clock technology is ...

Mais la miniaturisation de la technologie des horloges atomiques est ...

well, it's difficult.

Eh bien, c'est difficile.

Not only does the clock technology and all the supporting hardware

Non seulement la technologie de l'horloge et tout le matériel support

need to shrink down,

doivent être réduits,

but you also need to make it work.

mais vous devez aussi faire en sorte que cela fonctionne.

Space is an exceptionally harsh environment,

L'espace est un environnement exceptionnellement hostile

and if one piece breaks on this instrument,

et si une pièce de cet instrument casse,

it's not like we can just send a technician out to replace the piece

nous ne pouvons simplement envoyer un technicien

pour remplacer la pièce et continuer notre chemin.

and continue on our way.

The journeys that these spacecraft take can last months, years,

Les voyages entrepris par ces vaisseaux spatiaux peuvent durer des mois,

des années, voire même des décennies.

even decades.

And designing and building a precision instrument that can support that

Concevoir et construire un instrument de précision pouvant supporter cela

is as much an art as it is a science and an engineering.

est autant un art qu'une science et une ingénierie.

Mais il y a une bonne nouvelle : nous faisons des progrès étonnants.

But there is good news: we are making some amazing progress,

and we're about to take our very first baby steps

Nous sommes sur le point de faire nos tous premiers pas

into a new age of atomic space clocks.

dans une nouvelle ère d'horloges spatiales atomiques.

Soon we will be launching

Nous lancerons prochainement

an ion-based atomic clock that is space-suitable.

une horloge atomique contenant des ions et adaptée pour l'espace.

And this clock has the potential to completely flip the way we navigate.

Cette horloge a le potentiel de changer complètement notre façon de naviguer.

This clock is so stable,

Cette horloge est si stable,

it measures time so well,

elle mesure si bien le temps,

that if I put it right here and I turned it on,

que si je la mettais ici, que je l'allumais

and I walked away,

et que je m'en allais,

I would have to come back nine million years later

je devrais revenir neuf millions d'années plus tard

for that clock's measurement to be off by one second.

pour constater le décalage de cette horloge d'une seule seconde.

So what can we do with a clock like this?

Que pouvons-nous donc faire avec une horloge comme celle-ci ?

Well, instead of doing all of the spacecraft navigation

Au lieu de faire toute de la navigation des vaisseaux spatiaux depuis la Terre,

here on the Earth,

what if we let the spacecraft navigate themselves?

si nous les laissions s'orienter eux-mêmes ?

Onboard autonomous navigation, or a self-driving spacecraft, if you will,

La navigation autonome à bord, ou un vaisseau spatial autonome,

is one of the top technologies needed

est l'une des technologies de pointe nécessaire

if we are going to survive in deep space.

si nous voulons survivre dans l'espace.

When we inevitably send humans to Mars or even further,

Quand nous enverrons inévitablement des humains vers Mars ou même plus loin,

we need to be navigating that ship in real time,

nous devrons contrôler ce vaisseau en temps réel,

not waiting for directions to come from Earth.

sans attendre les ordres provenant de la Terre.

And measuring that time wrong by just a tiny fraction of a second

Et une erreur dans la mesure de ce temps d'une infime fraction de seconde

can mean the difference between a mission's life or death,

peut faire la différence entre la vie ou la mort d'une mission,

which is bad enough for a robotic mission,

ce qui est assez mauvais pour une mission avec un robot,

but just think about the consequences if there was a human crew on board.

mais pensez aux conséquences s'il y avait un équipage humain à bord.

But let's assume that we can get our astronauts

Admettons que nous puissions envoyer nos astronautes

safely to the surface of their destination.

en toute sécurité à leur destination.

Once they're there, I imagine they'd like a way to find their way around.

Une fois sur place, ils aimeraient un moyen de trouver leur chemin.

Well, with this clock technology,

Avec cette technologie d'horloge,

we can now build GPS-like navigation systems

nous pouvons maintenant construire des systèmes de navigation comme les GPS

at other planets and moons.

sur d'autres planètes et d'autres lunes.

Imagine having GPS on the Moon or Mars.

Imaginez avoir un GPS sur la Lune ou sur Mars.

Can you see an astronaut standing on the surface of Mars

Imaginez une astronaute se tenant sur la surface de Mars

with Olympus Mons rising in the background,

avec le mont Olympe en arrière-plan,

and she's looking down at her Google Maps Mars Edition

et elle regarde Google Maps, édition Mars,

to see where she is

pour voir où elle se trouve

and to chart a course to get where she needs to go?

et de tracer une route vers où elle doit aller.

Permettez-moi de rêver un instant,

Allow me to dream for a moment,

and let's talk about something far, far in the future,

et parlons de quelque chose de loin, très loin dans l'avenir,

when we are sending humans to places much further away than Mars,

lorsque nous enverrons des humains vers des lieux bien plus éloignés que Mars,

places where waiting for a signal from the Earth in order to navigate

des lieux où attendre un signal de la Terre afin de naviguer

n'est tout simplement pas réaliste.

is just not realistic.

Imagine in this scenario that we can have a constellation,

Imaginez dans ce scénario que nous ayons une constellation,

a network of communication satellites scattered throughout deep space

un réseau de satellites de communication dispersés dans l'espace

broadcasting navigation signals,

diffusant des signaux de navigation

and any spacecraft picking up that signal

et que tout vaisseau spatial captant ce signal

can travel from destination to destination to destination

pourrait voyager de destination en destination

with no direct tie to the Earth at all.

sans aucune attache directe avec la Terre.

The ability to accurately measure time in deep space

La capacité à mesurer précisément le temps dans l'espace

can forever change the way we navigate.

peut changer à jamais la façon dont nous naviguons.

But it also has the potential to give us some pretty cool science.

Mais elle aurait aussi le potentiel de nous offrir une science assez géniale.

You see, that same signal that we use for navigation

Vous voyez, ce même signal que nous utilisons pour la navigation

tells us something about where it came from

nous donne des informations sur d'où il vient

and the journey that it took as it traveled from antenna to antenna.

et le voyage qu'il a effectué en se déplaçant d'une antenne à l'autre.

And that journey, that gives us data, data to build better models,

Ce trajet nous apporte des données pour construire de meilleures modèles,

better models of planetary atmospheres throughout our solar system.

de meilleurs modèles d'atmosphères planétaires dans notre système solaire.

We can detect subsurface oceans on far-off icy moons,

Nous pourrions détecter les océans sous-terrains

sur de lointaines lunes glacées,

maybe even detect tiny ripples in space due to relativistic gravity.

voir même détecter de minuscules ondulations dans l'espace

en raison de la théorie relativiste de la gravitation.

Onboard autonomous navigation means we can support more spacecraft,

La navigation autonome à bord signifie que nous pourrions soutenir

plus de vaisseaux spatiaux, plus de capteurs pour explorer l'univers,

more sensors to explore the universe,

and it also frees up navigators -- people like me --

et ça libère également les pilotes -- des gens comme moi --

to work on finding the answers to other questions.

pour travailler à trouver les réponses à d'autres questions.

And we still have a lot of questions to answer.

Et nous avons encore beaucoup de questions auxquelles il faut répondre.

Nous savons si peu de choses sur cet univers qui nous entoure.

We know such precious little about this universe around us.

In recent years, we have discovered nearly 3,000 planetary systems

Ces dernières années, nous avons découvert près de 3 000 systèmes planétaires

outside of our own solar system,

en dehors de notre propre système solaire,

and those systems are home to almost 4,000 exoplanets.

et ces systèmes abritent près de 4 000 exoplanètes.

To put that number in context for you:

Pour vous resituer ce nombre :

when I was learning about planets for the first time as a child,

quand enfant, je découvrais les planètes pour la première fois,

there were nine,

il y en avait neuf,

ou huit si vous ne comptiez pas Pluton.

or eight if you didn't count Pluto.

But now there are 4,000.

Mais il y en a maintenant 4 000.

It is estimated that dark matter

On estime que la matière noire

makes up about 96 percent of our universe,

représente environ 96 % de notre univers,

and we don't even know what it is.

et nous ne savons même pas ce que c'est.

All of the science returned

Toute la science qui nous arrive

from all of our deep space missions combined

de l'espace grâce aux différentes missions

is just this single drop of knowledge

n'est qu'une simple goutte de connaissance

in a vast ocean of questions.

dans un vaste océan de questions.

And if we want to learn more,

Et si nous voulons en savoir plus,

to discover more, to understand more,

découvrir plus, comprendre plus,

then we need to explore more.

alors nous devons explorer davantage.

La capacité de garder trace du temps dans l'espace

The ability to accurately keep time in deep space

will revolutionize the way that we can explore this universe,

va révolutionner notre manière d'explorer cet univers,

and it might just be one of the keys to unlocking some of those secrets

et ce pourrait être l'une des clés pour dévoiler certains de ces secrets

that she holds so dear.

qu'il garde si précieusement.

Thank you.

Je vous remercie.

(Applause)

(Applaudissements)