Paris Observatory Lunar Analysis Center

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1 Paris Observatory Lunar Analysis Center
Sébastien Bouquillon & Gérard Francou POLAC : CENTRE D’ANALYSE DE ILRS, INTERNATIONAL LASER RANGING SERVICE avec 3 autres centres dans le monde (JPL Californie, McDonald Univ. Texas, IFE Univ. Hanovre) Activités de Service : COLLECTE, CONTRÔLE ET ARCHIVAGE DES OBSERVATIONS LLR points normaux depuis 1969, 4 stations terrestres, 5 réflecteurs lunaires MAINTENANCE ET DÉVELOPPEMENT DU LOGICIEL CAROLL Calcul et Analyse des Résidus des Observations Laser Lune DIFFUSION DES OBSERVATIONS ET DES RÉSULTATS D'ANALYSE site web PRÉDICTION ET VALIDATION AUTOMATIQUES DES OBSERVATIONS site

2 Paris Observatory Lunar Analysis Center
Sébastien Bouquillon & Gérard Francou WEB SERVICE PREDICTION ET VALIDATION DES OBSERBATIONS LLR DEUX UTILISATIONS PRÉPARATION DES TIRS Paramètres de pointage du laser en fonction de la station, de la cible et de la période des tirs Coordonnées topocentriques de la cible (hauteur, azimut, temps de lumière, …) Coordonnées normalisées dites CPF également utilisées par les observateurs Laser Satellite VALIDATION DES OBSERVATIONS Comparaison des observations (points normaux) avec les calculs du programme CAROLL Possibilité d’utiliser les différents formats possibles pour introduire les points normaux Statistiques et Graphes sur les résidus obtenus (temps de lumière et distance station-réflecteur) - Mise en place en parallèle d’un service assurant les mêmes fonctionnalités DEUX BUTS FAVORISER LA MISE EN SERVICE DE NOUVELLES STATIONS LASER LUNE Plusieurs stations concernées depuis 2010 : Wettzell, Matera, Shanghaï. - Espoirs de voir d’autres stations les rejoindre : Japon, Australie, Russie, Afrique du Sud, … FAVORISER LA CONVERGENCE DES MODÈLES UTILISÉS PAR LES CENTRES D’ANALYSE ILRS Workshops ILRS, Séminaires « Theory and Model for the New Generation of the LLR Data »

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Sébastien Bouquillon & Gérard Francou Activités de Recherche ( ) : Examen critique des observations LLR (Laser Lunar Ranging). Maintien de la solution analytique ELP (J.&M. Chapront) et du modèle de libration (M. Moons). Raccordement du repère dynamique de ELP (équipe « systèmes de référence célestes »). Participation à l'ajustement de INPOP7 & INPOP8 au LLR (H. Manche, équipe ASD IMCCE). Étude du mouvement du pôle céleste par LLR & VLBI (thèse de W. Zerhouni, dir. N. Capitaine). Participation à des groupes d’études : Groupe de Travail sur les Éphémérides Planétaires (N. Capitaine et J. Laskar ). Séminaires sur les données LLR de nouvelle génération (S. Kopeskin ). Projets de Recherche ( ) : Mouvement du pôle céleste par LLR & VLBI (suite) (équipe « rotation de la Terre »). Solution semi-analytique de la libration lunaire (J. Getino, A. Escapa et C. Lhotka). Tests de relativité et de théories alternatives (équipe « théorie et métrologie»).

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Sébastien Bouquillon & Gérard Francou Accélération séculaire de la Lune due aux marées (en "/siècle2) Sources Valeur Epoque (a) Spencer Jones (a) Oesterwinter & Cohen (a) Morrisson & Ward (b) Muller (c) Calame & Mulholland (d) Ferrari et al (c) Dickey et al (c) Dickey & Willliams (c) Newhall et al (c) Dickey et al (c) Chapront et al (c) Chapront et al (c) POLAC TYPES D’OBSERVATIONS (a) Occultations (c) LLR (b) Eclipses (d) LLR et Lunar Orbiter Décécélération séculaire de la Lune 25.88 " / siècle2 Éloignement progressif de la Lune 3.8 cm / an Fin des éclipses totales de Soleil ~ 600 millions d’années

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Sébastien Bouquillon & Gérard Francou Mouvement du pôle céleste - Combinaison LLR et VLBI Thèse de W. Zerhouni (2010) - Zerhouni & Capitaine, A&A 2009 (507, 3, ) 5

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Sébastien Bouquillon & Gérard Francou Inertial dynamical mean ecliptic of J (solution ELP) recommended value (System of Astronomical Constants IAU 2009) εJ2000 = 23°26’ " IJ2000(Eq2000) Mean equator of J2000.0 o(Eq2000) φJ2000 = mas recommended value in the IERS Conventions 2010 (d0)  = I2000(ICRS) I2000(Eq2000) = 44.5 mas ε(ICRS) = 23°26’ " ICRS equator IJ2000(ICRS) o(ICRS) φ(ICRS) = mas RACCORDEMENT DU SYSTÈME DE RÉFÉRENCE DYNAMIQUE

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Sébastien Bouquillon & Gérard Francou

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Sébastien Bouquillon & Gérard Francou

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Sébastien Bouquillon & Gérard Francou

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Sébastien Bouquillon & Gérard Francou

11 Le calcul des Résidus 1/ Emission Calculs
L(t1)‏ R(t1)‏ X T(t1)‏ O(t1)‏ Calculs t1 : Instant de l’émission (UTCTDB) t2 = t1 + (XR(t2) – XO(t1)) / c Observations t0 : Instant de l’émission (UTC) Temps de lumière observé (TA)

12 Le calcul des Résidus 2/ Réflexion Calculs
L(t2)‏ R(t2)‏ R(t0)‏ X G(t0)‏ T(t2)‏ O(t2)‏ O(t0)‏ Calculs t2 : Instant de la réflexion (TDB) t2 = t1 + (XR(t2) – XO(t1)) / c Observations t0 : Instant de l’émission (UTC) Temps de lumière observé (TA)

13 Le calcul des Résidus 3/ Réception Calculs
L(t3)‏ R(t1)‏ R(t3)‏ R(t0)‏ X B G(t0)‏ T(t3)‏ O(t1)‏ O(t3)‏ O(t0)‏ Calculs t3 : Instant de la réception (TDB) t3 = t2 + (XO(t3) – XR(t2)) / c  Temps de lumière calculé (TA) Observations t0 : Instant de l’émission (UTC) Temps de lumière observé (TA)

14 LLR STATIONS Mc Donald, Texas, USA since 1969 Matera, Italy since 2003
MeO, Caussols, France since 1984 Koganei, Japan Apollo Point, New Mexico, USA since 2006 LURE, Haleakala, Hawaii, USA Wettzell, Germany

15 LLR STATIONS Available on ILRS Databases
Not available on ILRS Databases Wettzell Koganei Apache Point Grasse McDonald Matera Shanghai Haleakala Canberra Matjiesfontein

16 LLR RETRO-REFLECTORS Lunokhod 2 Lunokhod 1 Apollo 15 Apollo 11

17 LLR RETRO-REFLECTORS Luna 17 lunokhod 1 Apollo 11 - July 1969
Nov 1970 Apollo July 1969 Apollo Aug 1971 Apollo Feb 1971 Coins de cube Luna 23 lunokhod 2 Jan 1973