PROCEDE ET DISPOSITIFS POUR LA MESURE DE L'ACCELERATION GRAVITATIONNELLEMETHOD AND DEVICES FOR MEASURING GRAVITATIONAL ACCELERATION
ET/OU INERTIELLE D'UN CORPS EN MOUVEMENT DANS UN CHAMP GRAVITATIONNEL L'invention porte sur un procédé pour la mesure de l'accélération gravitationnelle et de l'accélération inertielle auxquelles est soumis un corps en mouvement dans un champ gravitationnel. L'invention porte également sur des dispositifs de mise en oeuvre d'un tel procédé. Une conséquence du principe d'équivalence entre la masse inertielle et la masse gravitationnelle est l'impossibilité, en conditions normales, de distinguer entre l'effet d'une accélération linéaire et celui d'un champ gravitationnel. Ainsi, conformément à une célèbre expérience conceptuelle ( Gedankenexperiment ) due à Einstein, un observateur enfermé dans un ascenseur ne pourrait pas déterminer si la pesanteur qu'il ressent est due à un champ gravitationnel, ou au fait que l'ascenseur se déplace vers le haut avec une accélération constante en l'absence de tout champ extérieur, ou à une combinaison des deux. De même, un accéléromètre en chute libre dans un champ gravitationnel ne peut pas mesurer sa propre accélération car la force inertielle engendrée par cette dernière, et dirigée vers le haut, est exactement compensée par la force de pesanteur, dirigée vers le bas. Cet effet est notamment à l'origine de l' apesanteur ressentie par les astronautes en orbite, par les passagers d'un avion en vol parabolique et par les parachutistes avant l'ouverture de leur parachute. Ce phénomène détermine l'impossibilité de mesurer localement l'accélération inertielle à laquelle est soumis un vaisseau spatial (satellite ou sonde) et/ou le champ gravitationnel dans lequel ledit vaisseau est immergé. Ces mesures seraient cependant très utiles pour l'optimisation de la navigation spatiale, et en particulier des manoeuvres d'assistance gravitationnelle. Or, à cause du principe d'équivalence précité, l'accélération d'un vaisseau spatial ne peut être mesurée qu'indirectement à partir de la double intégration des mesures radiométriques spécifiant la position du vaisseau spatial par rapport à un système de référence inertiel, généralement défini par rapport aux étoiles fixes. Un but de l'invention est de fournir une méthode permettant de mesurer in situ l'accélération gravitationnelle et l'accélération inertielle auxquelles est soumis un corps en mouvement dans un champ gravitationnel, en effectuant uniquement des mesures locales d'accélérations (c'est à dire à l'intérieur du corps en question). Le principe à la base de l'invention est l'exploitation d'un effet gravitationnel récemment découvert dans les cavités faites de matériaux quantiques, tels que les supraconducteurs. Ce phénomène se rapproche du moment de London gravitomagnétique récemment observé par une équipe de chercheurs de la société ARC Seibersdorf Research GMbH et par l'un des présents inventeurs, et décrit dans l'article Experimental Detection of the Gravitomagnetic London Moment accessible sur l'Internet à l'adresse http://esamultimedia.esa.int/docs/gsp/Experimental_Detection.pdf, ainsi que sur le site arXiv sous la référence arXiv:gr-gc/0603033v1. Voir également : M. Tajmar et C. J. de Matos Gravitomagnetic field of a rotating superconductor and of a rotating superfluid , Physica C, 358, 2003, pages 551 ù 554. Un objet de l'invention est donc un procédé de mesure de l'accélération d'un corps immergé dans un champ gravitationnel, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : l'acquisition d'une première mesure d'accélération au moyen d'un accéléromètre solidaire dudit corps et situé à l'intérieur d'une enceinte supraconductrice ; l'acquisition d'une deuxième mesure d'accélération au moyen d'un accéléromètre solidaire dudit corps et qui n'est pas situé à l'intérieur d'aucune enceinte supraconductrice ; et le calcul de l'accélération gravitationnelle et/ou inertielle dudit corps à partir de ladite première et ladite deuxième mesure d'accélération. Selon des modes de réalisation particuliers du procédé de l'invention : - Le calcul de l'accélération dudit corps peut comporter la détermination d'un écart entre ladite première et ladite deuxième mesure. - L'accélération gravitationnelle g dudit corps peut être calculée au moyen de la formule suivante : g = A' û xA2 , où : AI et A2 sont x respectivement les accélérations mesurées par le premier et le deuxième accéléromètre ; x est un coefficient adimensionnel caractérisant les propriétés inertielles de la cavité supraconductrice (Pour le Nb x -1.84x 10-4 ), les paramètres AI , et A2 étant déterminés à moins d'un coefficient de calibrage. - L'accélération inertielle à, dudit corps peut être calculée au moyen de la formule suivante : â, = `42 + . - Ledit ou lesdits accéléromètres peuvent être situés à proximité immédiate du barycentre dudit corps immergé dans un champ gravitationnel. - Ladite première mesure d'accélération peut être effectuée au moyen d'un premier accéléromètre situé à l'intérieur de ladite enceinte supraconductrice, et ladite deuxième mesure d'accélération peut être effectuée au moyen d'un deuxième accéléromètre distinct dudit premier accéléromètre, mais relié à ce dernier de manière rigide, et situé à l'extérieur de ladite enceinte supraconductrice. Dans ce cas, ladite première et ladite deuxième mesure d'accélération peuvent être effectuées sensiblement en 2 0 même temps. - Ladite première et ladite deuxième mesure d'accélération peuvent également être effectuées à des temps successifs au moyen d'un même accéléromètre situé à l'intérieur d'une enceinte en matériau possédant un état supraconducteur et un état non supraconducteur, ladite enceinte étant 25 amenée dans ledit état supraconducteur pour l'effectuation de ladite première mesure et dans ledit état non supraconducteur pour l'effectuation de ladite deuxième mesure. Un autre objet de l'invention est un dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procédé de mesure de l'accélération gravitationnelle et/ou inertielle d'un corps en mouvement dans un champ gravitationnel, comportant : une enceinte en matériau supraconducteur ; un premier accéléromètre disposé à l'intérieur de ladite enceinte ; un deuxième accéléromètre, distinct dudit premier accéléromètre mais relié à ce dernier de manière rigide, disposé à l'extérieur de ladite enceinte ; et un moyen de calcul adapté pour recevoir en entrée les résultats des mesures d'accélération effectuées par lesdits premier et deuxième accéléromètre et pour fournir en sortie l'accélération dudit corps immergé dans un champ gravitationnel. De préférence ledit deuxième accéléromètre peut être situé à une distance suffisante de ladite enceinte supraconductrice pour ne pas être sensiblement affecté par la présence de cette dernière. Encore un autre objet de l'invention est un dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procédé de mesure de l'accélération gravitationnelle et/ou inertielle d'un corps en mouvement dans un champ gravitationnel, comportant : une enceinte en matériau possédant un état supraconducteur et un état non supraconducteur ; des moyens pour faire commuter ladite enceinte dudit état supraconducteur audit état non supraconducteur et inversement ; un accéléromètre disposé à l'intérieur de ladite enceinte ; et un moyen de calcul adapté pour recevoir en entrée les résultats d'une première mesure d'accélération effectuée par ledit accéléromètre lorsque ladite enceinte se trouve dans son état supraconducteur ainsi qu'une deuxième mesure d'accélération effectuée par ledit accéléromètre lorsque ladite enceinte se trouve dans son état non supraconducteur, et pour fournir en sortie l'accélération gravitationnelle et/ou inertielle dudit corps en mouvement dans un champ gravitationnel. Selon des modes de réalisation particuliers d'un dispositif de l'invention : - Un tel dispositif peut comporter également une enceinte thermostatique située à l'intérieur de ladite enceinte supraconductrice ou possédant un état supraconducteur et un état non supraconducteur et contenant ledit accéléromètre pour le maintenir à une température permettant son fonctionnement. En particulier, ladite enceinte thermostatique est adaptée pour maintenir à son intérieur une température comprise entre 0 et 10 C et de préférence entre 5 et 10 C. - Ladite enceinte supraconductrice ou possédant un état supraconducteur et un état non supraconducteur peut être réalisée en un 5 matériau choisi parmi Al, In, Sn, Pb et Nb. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemple et qui représentent, respectivement : - la figure 1, un dispositif selon un premier mode de 10 réalisation de l'invention ; - la figure 2, un dispositif selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3, un graphique montrant la valeur du paramètre x pour différents matériaux supraconducteurs ; et 15 - la figure 4, un schéma d'une application de l'invention à la navigation spatiale. Un dispositif 10 selon le premier mode de réalisation de l'invention comporte un premier accéléromètre 11, un deuxième accéléromètre 12 et un moyen de calcul (de préférence un processeur 20 numérique, éventuellement précédé d'une circuiterie analogique de traitement du signal) 13 adapté pour recevoir en entrée un premier signal d'accélération Â1 fourni par le premier accéléromètre 11 et un deuxième signal d'accélération Â2 fourni par le deuxième accéléromètre 12, et pour fournir à sa sortie l'accélération absolue à laquelle est soumis le dispositif 10. Les 25 deux accéléromètres 11 et 12 sont reliés entre eux de manière rigide. Le premier accéléromètre 11 se trouve à l'intérieur d'une enceinte supraconductrice 111, par exemple réalisée en Niobium (Ni), à son tour enfermée dans un Dewar 113 rempli d'un fluide cryogénique 114 (hélium liquide). En général, un accéléromètre n'est pas prévu pour fonctionner à des 30 températures cryogéniques ; pour cette raison, l'accéléromètre 111 est situé à l'intérieur d'une enceinte thermostatique 112, à son tour contenue dans l'enceinte supraconductrice 111. L'enceinte thermostatique 112 permet de maintenir l'accéléromètre 11 à une température permettant son fonctionnement normal ; cette température est typiquement comprise entre 0 et 10 C, et de préférence entre 5 et 10 C. The invention relates to a method for measuring the gravitational acceleration and the inertial acceleration to which a moving body is subjected in a gravitational field. The invention also relates to devices for implementing such a method. A consequence of the principle of equivalence between the inertial mass and the gravitational mass is the impossibility, in normal conditions, of distinguishing between the effect of a linear acceleration and that of a gravitational field. Thus, according to a famous conceptual experiment (Gedankenexperiment) due to Einstein, an observer locked in an elevator could not determine if the gravity he feels is due to a gravitational field, or to the fact that the elevator moves towards the high with constant acceleration in the absence of any external field, or a combination of both. Likewise, an accelerometer in free fall in a gravitational field can not measure its own acceleration because the inertial force generated by the latter, and directed upwards, is exactly compensated by the gravity force, directed downwards. This effect is particularly the origin of the weightlessness felt by astronauts in orbit, by the passengers of a plane in parabolic flight and by the paratroopers before the opening of their parachute. This phenomenon determines the impossibility of locally measuring the inertial acceleration to which is subjected a spacecraft (satellite or probe) and / or the gravitational field in which said vessel is immersed. These measurements, however, would be very useful for the optimization of space navigation, and in particular gravitational assistance maneuvers. However, because of the aforementioned principle of equivalence, the acceleration of a spacecraft can be measured only indirectly from the dual integration of radiometric measurements specifying the position of the spacecraft relative to an inertial reference system, generally defined relative to the fixed stars. An object of the invention is to provide a method for measuring in situ the gravitational acceleration and the inertial acceleration to which a moving body is subjected in a gravitational field, by making only local accelerations measurements (that is to say inside the body in question). The basic principle of the invention is the exploitation of a gravitational effect recently discovered in cavities made of quantum materials, such as superconductors. This phenomenon is close to the moment of gravitomagnetic London recently observed by a team of researchers from the ARC Seibersdorf Research GMbH company and by one of the present inventors, and described in the article Experimental Detection of the Gravitomagnetic London Moment accessible on the Internet at http://esamultimedia.esa.int/docs/gsp/Experimental_Detection.pdf, as well as on the arXiv website under reference arXiv: gr-gc / 0603033v1. See also: M. Tajmar and CJ de Matos Gravitomagnetic field of a rotating superconducting and rotating superfluid, Physica C, 358, 2003, pages 551 - 554. An object of the invention is therefore a method of measuring acceleration of a body immersed in a gravitational field, characterized in that it comprises the following steps: the acquisition of a first acceleration measurement by means of an accelerometer secured to said body and located inside a superconducting enclosure; acquiring a second acceleration measurement by means of an accelerometer secured to said body and which is not located inside any superconducting enclosure; and calculating the gravitational and / or inertial acceleration of said body from said first and said second acceleration measurement. According to particular embodiments of the method of the invention: the calculation of the acceleration of said body may comprise the determination of a difference between said first and said second measurement. The gravitational acceleration g of said body can be calculated by means of the following formula: ## EQU1 ## where: AI and A2 are respectively the accelerations measured by the first and the second accelerometer; x is a dimensionless coefficient characterizing the inertial properties of the superconducting cavity (For the Nb x -1.84x 10-4), the parameters AI, and A2 being determined at less than a calibration coefficient. - The inertial acceleration at, of said body can be calculated by means of the following formula:, = 42 +. - Said accelerometer or said accelerometers may be located in the immediate vicinity of the barycentre of said body immersed in a gravitational field. Said first acceleration measurement can be performed by means of a first accelerometer located inside said superconducting enclosure, and said second acceleration measurement can be performed by means of a second accelerometer separate from said first accelerometer, but rigidly connected thereto and located outside said superconducting enclosure. In this case, said first and second acceleration measurements can be made substantially at the same time. Said first and said second acceleration measurement can also be carried out at successive times by means of the same accelerometer situated inside a chamber made of material having a superconductive state and a non-superconductive state, said enclosure being fed into said superconducting state for performing said first measurement and in said non-superconducting state for performing said second measurement. Another object of the invention is a device for implementing such a method for measuring the gravitational and / or inertial acceleration of a moving body in a gravitational field, comprising: an enclosure of superconducting material; a first accelerometer disposed inside said enclosure; a second accelerometer, separate from said first accelerometer but rigidly connected thereto, disposed outside said enclosure; and computing means adapted to receive as input the results of the acceleration measurements made by said first and second accelerometer and to output the acceleration of said body immersed in a gravitational field. Preferably said second accelerometer may be located at a sufficient distance from said superconducting enclosure not to be significantly affected by the presence of the latter. Yet another object of the invention is a device for implementing such a method for measuring the gravitational and / or inertial acceleration of a moving body in a gravitational field, comprising: an enclosure made of material having a superconductive state and a non-superconductive state; means for switching said enclosure from said superconducting state to said non-superconducting state and vice versa; an accelerometer disposed within said enclosure; and calculation means adapted to receive as input the results of a first acceleration measurement made by said accelerometer when said enclosure is in its superconducting state and a second acceleration measurement made by said accelerometer when said enclosure is finds in its non-superconductive state, and to output the gravitational and / or inertial acceleration of said moving body in a gravitational field. According to particular embodiments of a device of the invention: - Such a device may also comprise a thermostatic chamber located inside said superconducting enclosure or having a superconducting state and a non-superconducting state and containing said accelerometer for the maintain at a temperature allowing its operation. In particular, said thermostatic chamber is adapted to maintain a temperature inside it of between 0 and 10 ° C. and preferably between 5 and 10 ° C. Said superconducting enclosure or having a superconducting state and a non-superconducting state can be produced in a 5 material selected from Al, In, Sn, Pb and Nb. Other characteristics, details and advantages of the invention will emerge on reading the description given with reference to the accompanying drawings given by way of example and which represent, respectively: FIG. 1, a device according to a first embodiment of FIG. embodiment of the invention; FIG. 2, a device according to a second embodiment of the invention; FIG. 3, a graph showing the value of the parameter x for different superconducting materials; and FIG. 4 is a diagram of an application of the invention to spatial navigation. A device 10 according to the first embodiment of the invention comprises a first accelerometer 11, a second accelerometer 12 and a calculation means (preferably a digital processor, possibly preceded by an analog signal processing circuitry) 13 adapted to receive as input a first acceleration signal λ1 supplied by the first accelerometer 11 and a second acceleration signal λ2 supplied by the second accelerometer 12, and to provide at its output the absolute acceleration to which the device 10 is subjected. Both accelerometers 11 and 12 are rigidly connected to each other. The first accelerometer 11 is inside a superconducting enclosure 111, for example made of Niobium (Ni), in turn enclosed in a Dewar 113 filled with a cryogenic fluid 114 (liquid helium). In general, an accelerometer is not intended to operate at cryogenic temperatures; for this reason, the accelerometer 111 is located inside a thermostatic chamber 112, in turn contained in the superconducting chamber 111. The thermostatic chamber 112 maintains the accelerometer 11 at a temperature permitting its operation normal; this temperature is typically between 0 and 10 C, and preferably between 5 and 10 C.
On considère le cas où le dispositif 10, est soumis à une accélération inertielle â, (d'origine gravifique et/ou non gravifique) par rapport à un repère inertiel, et est immergé dans un champ gravitationnel qui le soumet à une accélération de pesanteur g (par exemple d'origine planétaire). D'une manière connue en soi, l'accélération mesurée par le deuxième 10 accéléromètre 12 vaut À2 = â; - g . Par exemple, si le dispositif 10 est en chute libre, sous la seule influence des forces gravitationnelles, là, l = lgl ce qui entraîne À2 =O. Le deuxième accéléromètre seul ne permet donc pas de mesurer ni l'accélération de pesanteur g , ni l'accélération inertielle â, lorsqu'elle a une composante gravifique ; en fait, l'accéléromètre 12 n'indique 15 que la valeur d'accélération inertielle d'origine non gravifique communiqué au dispositif 10. Des considérations théoriques (la brisure spontanée du principe général de covariance dans les matériaux supraconducteurs) supportées par des résultats expérimentaux récents montrent que le premier 20 accéléromètre 11 mesure une valeur d'accélération différente : A, = â, - + f , où f est une accélération inertielle d'origine quantique. Cette accélération additionnelle vaut f = -xâ, , où x est un paramètre adimensionnel qui est proportionnel à la quatrième puissance de la température critique du matériau utilisé pour fabriquer la cavité 25 supraconductrice : x cc T~ . Par exemple, si le dispositif 10 est en chute libre, sous la seule influence des forces gravitationnelles, là =j g ce qui entraîne A, _ -xg . Par conséquent l'accéléromètre enfermé dans la cavité supraconductrice permet de mesurer directement l'accélération gravifique à laquelle est soumis le corps, même si celui-ci est en chute libre, car les lois de l'inertie à l'intérieur d'une cavité supraconductrice sont différentes des lois de l'inertie à l'intérieur de cavité faite de matériaux ne se trouvant pas dans l'état supraconducteur. L'accélération gravitationnelle à laquelle est soumis le dispositif 10 est donc donnée par g = Al - - xA2 . Comme le montre le x graphique de la figure 3, la valeur du coefficient x dépend du matériau constituant l'enceinte supraconductrice, mais est en général comprise entre 10-8 et 10-4. Cela signifie que les accéléromètres 11, 12 doivent présenter une résolution d'au moins 104 par rapport à leur gamme dynamique. Par exemple, si les valeurs d'accélération À, et À2 directement mesurées par les accéléromètres 11 et 12 sont de l'ordre de g (9,81 m/s2), la résolution desdits accéléromètres doit être de l'ordre des p-g (9,81.10 m/s2) ou meilleure. Des accéléromètres présentant une précision suffisante sont décrits par les articles suivants : - Cheng-Hsien Liu et al., A high precision, wide- bandwidth micromachined tunneling accelerometer , Journal of Microelectromechanical Systems, Vol. 10, Issue 3, Sept. 2001, pages 425 - 433 ; et Nin C. Loh et al. Sub-10 cm3 Interferometric 20 Accelerometer With Nano-g Resolution , Journal of Microelectromechanical Systems, Vol. 11, Issue 3, juin 2002, pages 182 - 187. Les accéléromètres suivants sont également adéquats : ^ Honeywell QA3000 Q-Flex, 50 ng Hz-o. 5 ^ Applied MEMs Si-Flex SF-1500 ULND, 300 ng Hz-o.5 25 ^ Silicon Design 1221L-02, 2 g Hz-0_5 ^ MWS Sensorik BS 5401 (3 axis), 25 g Hi- 5 Il ressort de la figure 3 que les matériaux les mieux adaptés à la réalisation de l'enceinte 111 sont des supraconducteurs à basse température , ou de type I , tels que Al, ln, Sn, Pb et Nb. Les matériaux 30 supraconducteurs à haute température , tels que le BSCCO, qui présentent des avantages technologiques, et en particulier, pour certains, la possibilité d'être refroidis à l'azote liquide, pourraient également être utilisés, en sachant que pour ces materiaux le régime classique est atteint dans des cavités en YBCO. En d'autres termes le principe d'équivalence se vérifie dans les cavités avec des parois en YBCO. Le moyen de calcul 13 pourrait en principe être un simple processeur numérique équipé de deux convertisseurs analogique/numérique en entrée pour acquérir les valeurs Â1 et À2 et calculer g en conséquence. En pratique, en raison du faible écart entre Â1 et Â2 il semble cependant préférable de calculer leur différence au moyen d'un amplificateur différentiel analogique à très faible bruit avant de procéder au traitement numérique du signal ainsi acquis. II faut comprendre qu'en général les deux accéléromètres peuvent présenter un gain différent et connu de manière imparfaite, et que le gain de l'amplificateur différentiel du moyen 13 est également connu de manière imparfaite et peut varier dans le temps. Il est donc entendu que les paramètres Â1 et Â2 et ne sont déterminés qu'à moins d'un coefficient de calibrage ; par contre, le paramètre x ne nécessite pas de calibrage, car il s'agit d'une constante caractéristique du matériau de la cavité. Autrement dit, 20 la formule qui est réellement utilisée pour le calcul de l'accélération est alAI -a2xA2 g= xa~ et a2 étant des paramètres à déterminer expérimentalement lors d'une étape de calibrage. Dans l'exemple de la figure 1, l'enceinte supraconductrice 111 entoure complètement l'accéléromètre 11. II s'agit là d'un mode de réalisation 25 préféré, mais pas d'une caractéristique essentielle de l'invention : l'effet à la base de la mesure se manifeste même dans le cas d'une enceinte ouverte, par exemple un anneau auquel est mécaniquement attachée la chambre à vide contenant les accéléromètres. A la limite, un effet pourrait être observé simplement en disposant un accéléromètre à proximité d'un corps 30 supraconducteur, mais cet effet serait faible et difficile à prédire théoriquement. L'intérêt pratique d'une telle variante de l'invention serait donc très faible. De préférence, le deuxième accéléromètre 12 devrait être suffisamment éloigné de l'enceinte supraconductrice 111 pour ne pas être sensiblement affecté par la force de type inertiel engendrée par cette dernière. Plus précisément, il est préférable qu'à l'emplacement du deuxième accéléromètre ladite force présente une intensité inférieure à la limite de résolution dudit accéléromètre. II ne s'agit cependant pas d'une condition essentielle : une influence résiduelle de l'enceinte supraconductrice 111 sur le deuxième accéléromètre 12 ne ferait que réduire l'écart entre Â1 et Â2 d'un facteur qui pourrait être déterminé au moment du calibrage : il serait donc possible de compenser ce facteur en augmentant de manière correspondante le paramètre a1,, au prix cependant d'une diminution de la sensibilité de l'instrument. Consider the case where the device 10 is subjected to an inertial acceleration â, (of gravitational and / or non-gravitive origin) with respect to an inertial reference, and is immersed in a gravitational field which subjects it to a gravitational acceleration g (for example of planetary origin). In a manner known per se, the acceleration measured by the second accelerometer 12 is equal to λ 2 = α; - boy Wut . For example, if the device 10 is in free fall, under the influence of gravitational forces only, there, l = lgl which leads to A2 = O. The second accelerometer alone therefore does not make it possible to measure either the gravitational acceleration g or the inertial acceleration, when it has a gravitational component; in fact, the accelerometer 12 only indicates the non-gravitational inertial acceleration value communicated to the device 10. Theoretical considerations (the spontaneous breaking of the general principle of covariance in superconducting materials) supported by experimental results Recent studies show that the first accelerometer 11 measures a different acceleration value: A, = â, - + f, where f is an inertial acceleration of quantum origin. This additional acceleration is equal to f = -x, where x is a dimensionless parameter which is proportional to the fourth power of the critical temperature of the material used to make the superconducting cavity: x cc T ~. For example, if the device 10 is in free fall, under the sole influence of gravitational forces, there which leads to A, -xg. Consequently, the accelerometer enclosed in the superconducting cavity makes it possible to directly measure the gravitational acceleration to which the body is subjected, even if the latter is in free fall, because the laws of inertia inside a cavity superconducting are different from the laws of inertia inside cavity made of materials not in the superconducting state. The gravitational acceleration to which the device 10 is subjected is therefore given by g = Al - - xA2. As shown by the x graph of Figure 3, the value of the coefficient x depends on the material constituting the superconducting enclosure, but is generally between 10-8 and 10-4. This means that the accelerometers 11, 12 must have a resolution of at least 104 relative to their dynamic range. For example, if the acceleration values λ, and λ2 directly measured by the accelerometers 11 and 12 are of the order of g (9.81 m / s 2), the resolution of said accelerometers must be of the order of pg ( 9.81.10 m / s2) or better. Accelerometers having sufficient accuracy are described by the following: - Cheng-Hsien Liu et al., A High Precision, Wideband Micromachined Tunneling Accelerometer, Journal of Microelectromechanical Systems, Vol. 10, Issue 3, Sept. 2001, pp. 425-433; and Nin C. Loh et al. Sub-10 cm3 Interferometric 20 Accelerometer With Nano-g Resolution, Journal of Microelectromechanical Systems, Vol. 11, Issue 3, June 2002, pages 182 - 187. The following accelerometers are also suitable: Honeywell QA3000 Q-Flex, 50 ng Hz-o. Applied MEMs Si-Flex SF-1500 ULND, 300 ng Hz-o.5 25 ^ Silicon Design 1221L-02, 2 g Hz-0_5 ^ MWS Sensorik BS 5401 (3 axis), 25 g Hi-5 Figure 3 that the materials best suited to the realization of the enclosure 111 are low temperature superconductors, or type I, such as Al, In, Sn, Pb and Nb. High temperature superconducting materials, such as BSCCO, which have technological advantages, and in particular, for some, the possibility of being cooled with liquid nitrogen, could also be used, knowing that for these materials the Classic diet is achieved in cavities in YBCO. In other words, the principle of equivalence is verified in cavities with YBCO walls. The calculation means 13 could in principle be a simple digital processor equipped with two analog / digital converters input to acquire the values Â1 and A2 and calculate g accordingly. In practice, because of the small difference between Â1 and Â2 it seems however preferable to calculate their difference by means of an analog differential amplifier with very low noise before proceeding to the digital processing of the acquired signal. It should be understood that in general the two accelerometers may have a different gain and imperfectly known, and that the gain of the differential amplifier of the means 13 is also imperfectly known and may vary over time. It is therefore understood that the parameters λ 1 and λ 2 and are determined at less than a calibration coefficient; on the other hand, the parameter x does not require calibration because it is a constant characteristic of the material of the cavity. In other words, the formula which is actually used for the computation of the acceleration is alAI -a2xA2 g = xa ~ and a2 being parameters to be determined experimentally during a calibration step. In the example of FIG. 1, the superconducting enclosure 111 completely surrounds the accelerometer 11. This is a preferred embodiment, but not an essential feature of the invention: the effect at the base of the measurement is manifested even in the case of an open enclosure, for example a ring to which is mechanically attached the vacuum chamber containing the accelerometers. At the limit, an effect could be observed simply by placing an accelerometer near a superconducting body, but this effect would be weak and difficult to predict theoretically. The practical interest of such a variant of the invention would therefore be very small. Preferably, the second accelerometer 12 should be sufficiently far from the superconducting enclosure 111 not to be substantially affected by the inertial force generated by the latter. More specifically, it is preferable that at the location of the second accelerometer said force has an intensity lower than the resolution limit of said accelerometer. However, this is not an essential condition: a residual influence of the superconducting chamber 111 on the second accelerometer 12 would only reduce the difference between A1 and A2 by a factor that could be determined at the time of calibration. : it would be possible to compensate for this factor by correspondingly increasing the parameter a1 ,, at the price however of a decrease in the sensitivity of the instrument.
La nécessité pratique d'isoler le deuxième accéléromètre de l'influence de l'enceinte supraconductrice conduit à espacer les deux accéléromètres 11 et 12. En même temps, il serait souhaitable de rapprocher autant que possible lesdits accéléromètres, afin de minimiser l'effet perturbateur sur la mesure de tout mouvement de rotation du dispositif 10. On comprend qu'idéalement on voudrait mesurer Â1 et Â2 au même instant et au même endroit, mais que cela n'est pas réalisable. Le dispositif 10 de la figure 1 permet de mesurer ces deux valeurs au même instant, mais à des endroits différents ; le dispositif 10' représenté sur la figure 2 permet au contraire de mesurer Â1 et Â2 au même endroit, mais à des instants 25 différents. Le dispositif 10' se caractérise par l'utilisation du seul premier accéléromètre 11 et par la présence de moyens 115 permettant de faire commuter l'enceinte supraconductrice 111 de son état supraconducteur à son état non supraconducteur et inversement. Le moyen 115 peut être constitué 30 par une résistance chauffante, comme dans le cas de la figure. Il peut également s'agir d'un électroaimant engendrant un champ magnétique to suffisant pour détruire la supraconductivité de l'enceinte 111, ou d'un générateur injectant dans ladite enceinte un courant électrique d'intensité supérieure à la valeur critique au-dessus de laquelle la supraconductivité ne peut pas être maintenue. The practical necessity of isolating the second accelerometer from the influence of the superconducting chamber leads to spacing the two accelerometers 11 and 12 together. At the same time, it would be desirable to bring said accelerometers as close as possible in order to minimize the disturbing effect. on the measurement of any rotational movement of the device 10. It is understood that ideally one would like to measure A1 and A2 at the same time and in the same place, but that this is not feasible. The device 10 of FIG. 1 makes it possible to measure these two values at the same moment, but at different places; the device 10 'shown in Figure 2 allows instead to measure A1 and A2 in the same place, but at different times. The device 10 'is characterized by the use of the first single accelerometer 11 and the presence of means 115 for switching the superconducting enclosure 111 from its superconducting state to its non-superconductive state and vice versa. The means 115 may be constituted by a heating resistor, as in the case of the figure. It may also be an electromagnet generating a magnetic field sufficient to destroy the superconductivity of the enclosure 111, or a generator injecting into said enclosure an electric current of intensity greater than the critical value above which superconductivity can not be maintained.
La détermination de l'accélération gravitationnelle g s'effectue ainsi en deux phases : une première mesure d'accélération effectuée au moyen de l'accéléromètre 11 lors que l'enceinte 111 se trouve dans son état supraconducteur fournit la valeur Â, , qui est enregistrée dans un élément de mémoire (numérique ou analogique) 131 du moyen de calcul 13', puis une deuxième mesure d'accélération effectuée au moyen de l'accéléromètre 11 lors que l'enceinte 111 se trouve dans son état non supraconducteur fournit la valeur À2 ; à ce point, l'accélération gravitationnelle g peut être déterminée par le moyen de calcul 13' comme dans le cas du premier mode de réalisation de l'invention. Bien entendu, 15 l'ordre des opérations peut être inversé. Une fois déterminée l'accélération gravitationnelle g , l'accélération inertielle â, peut être calculée grâce à l'équation â, = À2 + g . On comprend que l'utilisation du dispositif 10' n'est envisageable que si l'on prévoit que la variation dans le temps de 20 l'accélération inertielle â, et de l'accélération gravitationelle g sera lente par rapport au temps nécessaire pour faire commuter l'enceinte 111 de son état supraconducteur à son état non supraconducteur ou inversement. La figure 4 permet d'illustrer une application concrète d'un dispositif 10 ou 10' conformément à l'invention. Un tel dispositif 10/10' peut 25 être disposé à proximité immédiate du barycentre 21 d'un vaisseau spatial 20, tel qu'un satellite artificiel ou une sonde interplanétaire. Le vaisseau spatial 20 se déplace le long d'une trajectoire 30 sous l'effet combiné du champ gravitationnel d'un corps céleste 40 (planète ou soleil) et de la poussée de ses propres moyens de propulsion 22. Comme cela a été discuté plus haut, 30 l'art antérieur ne permet pas de connaître avec précision l'intensité du champ 2918757 Il gravitationnel auquel est soumis le vaisseau spatial 20, ni l'accélération inertielle totale au vaisseau spatiale 2 : il est seulement possible de mesurer l'accélération inertielle communiquée par les moyens de propulsions 22. L'invention permet de discriminer avec précision entre l'accélération inertielle 5 et l'accélération gravitationnelle et, par conséquent, d'optimiser la trajectoire du vaisseau spatial et de minimiser sa consommation en carburant. Une connaissance précise du champ gravitationnel d'une planète est particulièrement utile pour effectuer des manoeuvres d'assistance gravitationnelle. Elle présente également un intérêt scientifique, qui fait de 10 l'invention un outil potentiel pour la géophysique et la planétologie. The determination of the gravitational acceleration g is thus carried out in two phases: a first acceleration measurement made by means of the accelerometer 11 when the enclosure 111 is in its superconducting state provides the value λ, which is stored in a memory element (digital or analog) 131 of the calculation means 13 ', then a second acceleration measurement made by means of the accelerometer 11 when the enclosure 111 is in its non-superconducting state provides the value A2; at this point, the gravitational acceleration g can be determined by the calculation means 13 'as in the case of the first embodiment of the invention. Of course, the order of operations can be reversed. Once the gravitational acceleration g has been determined, the inertial acceleration, can be calculated by means of the equation λ = λ2 + g. It is understood that the use of the device 10 'is only possible if it is expected that the variation in time of the inertial acceleration,, and the gravitational acceleration g will be slow compared to the time required to make to switch the enclosure 111 from its superconductive state to its non-superconductive state or vice versa. FIG. 4 illustrates a concrete application of a device 10 or 10 'in accordance with the invention. Such a device 10/10 'can be disposed in the immediate vicinity of the center of gravity 21 of a spacecraft 20, such as an artificial satellite or an interplanetary probe. The spacecraft 20 moves along a trajectory 30 under the combined effect of the gravitational field of a celestial body 40 (planet or sun) and the thrust of its own propulsion means 22. As discussed above High, the prior art does not allow to know precisely the intensity of the gravitational field to which the spacecraft 20 is subjected, nor the total inertial acceleration to the space vessel 2: it is only possible to measure the acceleration Inertial transmission communicated by the propulsion means 22. The invention makes it possible to discriminate accurately between the inertial acceleration 5 and the gravitational acceleration and, consequently, to optimize the trajectory of the spacecraft and to minimize its fuel consumption. A precise knowledge of the gravitational field of a planet is particularly useful for performing gravitational assistance maneuvers. It is also of scientific interest, making the invention a potential tool for geophysics and planetology.