Elaboration des éphémérides INPOP : modèle dynamique et ajustement aux données de télémétrie Laser Lune

par Hervé Manche

Thèse de doctorat en Astronomie et astrophysique

Sous la direction de Jacques Laskar et de Agnès Fienga.

Soutenue en 2011

à Observatoire de Paris (1667-....) , dans le cadre de École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Meudon, Hauts-de-Seine ; 1992-....) .

Le jury était composé de Jacques Laskar, Agnès Fienga, Anne Lemaître, Gérard Petit, Nicole Capitaine, Véronique Dehant, Sergei A. Klioner, Pierre Exertier.

Les rapporteurs étaient Anne Lemaître, Gérard Petit.

mots clés

• Éphémérides (astronomie)
• Lune
• Mécanique céleste

Résumé

Cette thèse décrit la mise en place du modèle dynamique de l'éphéméride planétaire et lunaire INPOP (Intégration Numérique Planétaire de l'Observatoire de Paris) et son ajustement aux données de télémétrie laser Lune. Dans une première partie sont exposées des généralités sur la modélisation des forces et moments qui s'exercent entre les corps du Système solaire. Ces interactions, qui conduisent aux équations du mouvement, comprennent les termes principaux newtoniens, des corrections induites par la relativité générale, des perturbations liées à la non sphéricité de certains corps ou au fait qu'il peuvent se déformer sous l'effet de contraintes internes (effets de marées). La deuxième partie traite des ajustements aux données Lunar Laser Ranging (LLR), mesure du temps de trajet de la lumière entre une station terrestre et un réflecteur déposé à la surface de la Lune. Leur précision intrinsèque de quelques centimètres pour les plus récentes nécessite de tenir compte pour leur réduction d'effets physiques faibles, comme les mouvements de la croûte terrestre ou la déviation relativiste des rayons lumineux. Enfin, la troisième partie décrit les constructions de trois solutions particulières. La première, conçue pour retrouver la solution DE405 du Jet Propulsion Laboratory, permet de valider le modèle dynamique. La deuxième, en corrige quelques inconsistances et intègre l'orientation de la Terre, dans le but de produire des solutions à long terme. La troisième version, dont le modèle dynamique est amélioré, est ajustée aux données LLR. Les résidus LLR et valeurs de paramètres ajustés sont comparés à ceux d'autres solutions publiées.

Titre traduit

Construction of the INPOP ephemeris: dynamical model and adjustments to Lunar Laser Ranging data

Résumé

This thesis describes the set up of the dynamical model of the planetary an lunar ephemeris INPOP, and its adjustment to Lunar laser telemetry data. The first part contains general considerations about the modeling of forces and torques exerted upon Solar System bodies. These interactions, leading to the equations of motions, take into account the Newtonian main term, corrections due to the general relativity, perturbations due to some non spherical bodies or their deformation due to intern constraints (tidal effects). The second part deals with adjustments to Lunar Laser Ranging observations, the measurement of the light time travel between a station on the Earth and a reflector on the Moon. Their intrinsic precision reaches a few centimeters for the most recent ones. In the reduction process, it is thus necessary to take into account some very small physical effects, such as the displacement of the terrestrial crust or the relativistic deviation of light. Finally, the third part describes the constructions of three particular solutions. The first one, designed to retrieve the Jet Propulsion Laboratory's solution DE405, allows to validate the dynamical model. The second one corrects some inconsistancies and includes the Earth's orientation, in order to compute long time solutions. The third one, which model is improved, is fitted to LLR observations. The LLR residuals and fitted parameters values are compared to other published solutions.