Télémétrie laser

La Terre se déplace sur l'écliptique autour du Soleil à la vitesse moyenne de 107 218,8 km/h (entre 29,291 km/s et 30,287 km/s). En même temps la Terre tourne sur elle même autour d'un axe à la vitesse (à l'équateur) de 1674,364 km/h (465 m/s).
Nos satellites naturel (Lune) et artificiels orbitent à des vitesses différentes, 1,17 km/s pour la Lune, (orbitant à 384 400 km d'altitude) 3,88 km/s pour les satellites GPS (orbitant à 20 200 km d'altitude) ou 7,68 km/s pour ISS (orbitant à 415 km d'altitude). Leur vitesse dépend du rayon de leur orbite, plus ils sont proches de la Terre et plus leur vitesse est élevée.  
Avec ces vitesses relatives, il est possible de mesurer avec précision la distance entre nos satellites et la Terre. Pour cela on utilise la télémétrie laser sur satellites (en anglais Satellite Laser Ranging).
La télémétrie laser sur satellites (SLR) permet de mesurer le temps d'un aller-retour d'une impulsion laser émise par une station terrestre et renvoyée par les réflecteurs situés sur le satellite.
La distance entre le satellite et le site d'observation est approximativement égale à la moitié du temps d'aller-retour, multiplié par la vitesse de la lumière.
De nombreux satellites sont équipés de réflecteurs laser réfléchissant la lumière dans la direction exacte de l'émetteur.
La précision angulaire des rétro-réflecteurs est de quelques secondes de degré. Ainsi, la précision d'une mesure de télémétrie laser est de 1 à 2 cm.
La technique SLR est sensible à la position du centre de masse de la Terre. Cette technique simple et extrêmement précise fournit donc indirectement des mesures par rapport au centre de masse de la Terre. Elle permet de définir une référence terrestre absolu pour les applications scientifiques (géodésie, physique du globe, océanographie, tectonique des plaques, sismologie, planétologie lunaire, contrôle de l'orbite des satellites,...).
Cette technique fournit par exemple des estimations journalières du mouvement du pôle, avec une précision d'à peu près 0,3 milliseconde de degré.

Une autre technique comme La technique du Laser Lune (LLR) est utilisée pour déterminer indirectement l'obliquité de l'écliptique, ainsi que l'orientation du Système solaire dans le repère extragalactique.