La Télémétrie LASER a démarré dans les années 1960, aux Etats-Unis et en France. Cette technique est profondément globale (donc mondiale), car seul un réseau international contribue efficacement à la poursuite de cibles spatiales. Avec la création du site du Plateau de Calern (CERGA) dans les années 70, elle s'est continuellement développée avec pour cibles la Lune (à partir de 1969) et les premiers satellites géodésiques, dont Starlette lancé par le CNES en 1975 (toujours poursuivi). En 1998, la télémétrie laser mondiale constitué d'une quarantaine de stations s'est constituée en service : l'International Laser Ranging Service (ILRS).

Le laboratoire GEMINI poursuit et développe cette activité ; d'une part en participant à l'effort d'observations et à travers leur assimilation dans des grands modèles de Terre (champ de gravité et repère de référence terrestre), et d'autre part en recherche et développement sur les métrologies optiques. Le projet T2000 est axé sur la rénovation des équipements Laser, avec de nouveaux objectifs à la fois scientifiques et technologiques.
En outre, une structure inter-départementale de recherche, fondée en 2005 et nommée Iliade, est axée sur une coopération de savoir-faire sur les liens optiques (Métrologie des longueurs) entre notre UMR et ARTEMIS.

Principe de la mesure

La Télémétrie Laser est une technique de mesure des distances séparant un observateur au sol et un réflecteur laser placé sur un satellite artificiel ou sur la Lune. Une station de télémétrie comprend un laser de forte puissance, qui envoie un faisceau vers le réflecteur, un télescope chargé de recueillir la lumière réfléchie et un système de datation donnant le temps aller-retour de la lumière.

L'avantage de la Télémétrie Laser se situe dans la simplicité du concept de la mesure (mesure du temps de trajet d'une impulsion lumineuse) et dans son exactitude.

Elle utilise des rétro-réflecteurs, d'un coût modeste, qui sont placés à bord des satellites ou encore, dans le cas de la Lune, qui ont été déposés par les missions Apollo et Luna entre 1969 et 1973.

En revanche, la technique est tributaire de la météorologie et de la nécessité d'un personnel spécialisé pour la mettre en oeuvre au sol. La situation est un peu opposée à celle des techniques radio-électriques comme GPS ou DORIS, qui sont de type tous temps, très faciles d'utilisation sur le terrain et dont le coût très important est essentiellement dans la technologie embarquée à bord du ou des satellites (cas d'une constellation).

Le traitement des données laser satellite amène bien souvent à déterminer un biais d'étalonnage pour chaque instrument (station laserau sol) et, éventuellement, pour chaque type de satellite. Nous avons mis au point, dans le cadre de l'utilisation des données de télémétrie sur les satellites géodésiques LAGEOS (-1 et -2) pour le calcul du repère de référence terrestre international, une méthode qui permet de déterminer les coordonnées des stations et le biais de son instrument, en même temps que les paramètres du mouvement du pôle ; voir page la Données. (sur : Séries des biais laser).

L'apport des données de Télémétrie LASER acquises ces dernières années sur les satellites laser (Géodésiques) Starlette, Stella, Ajisai, LAGEOS et LAGEOS-2 a été essentiel dans l'amélioration du repère de référence terrestre international (ITRF), ainsi que celle du modèle de champ de gravité de la Terre à grandes longueurs d'onde. La connaissance du champ de gravité global et de ses variations temporelles est fondamentale pour l'orbitographie et, en conséquence, pour le positionnement et l'altimétrie satellitaire.