article de Fabrice Mottez
2 SEPTEMBRE 2002
Ces régions sont explorées à l'aide de satellites en orbite autour de la Terre.
Ils vont vite
(quelques kilomètres par seconde) et ne peuvent pas s'arrêter quand ils traversent
une région
intéressante.
Lorsqu'on mesure des grandeurs à bord de ces satellites
(champs électriques ou
magnétiques, densité ou vitesse du plasma), on ne peut savoir si les
variations observées sont
dues au fait que le plasma évolue en fonction du temps,
ou parce qu'on change
de région. Autrement dit, on ne sait pas déterminer si les variations
observées sont d'origine
temporelle ou spatiale.
Cela oblige les scientifiques qui étudient les données des sondes spatiales
à faire constamment
des hypothèses, et ces hypothèses sont toujours contestables. Par exemple,
lorsqu'un satellite
sort de la magnétosphère, il traverse plusieurs fois la magnétopause dans
un sens et puis dans
l'autre. Il est impossible de savoir avec un seul satellite si la magnétopause
a des mouvement
globaux en avant et en arrière, ou si celle-ci est globalement immobile
mais déformée par des
vagues qui se propagent à sa surface.
C'est pour lever ce genre d'indéterminations que l'ESA a lancé la mission CLUSTER.
Ce sont quatre satellites identiques qui orbitent dans la magnétosphère
dans une configuration
tétraédrique (les satellites sont disposés comme les quatre sommets d'une pyramide).
Le nombre de satellites n'a pas été choisi au hasard : il faut en effet au moins
quatre sondes pour avoir une représentation dans les trois dimensions de l'espace
des phénomènes
mesurés.
Suivant les périodes, la distance entre les satellites varie entre quelques
centaines de kilomètres et une
dizaine de milliers de kilomètres. Lorsqu'un phénomène
est vu à chaque instant de quatre
endroits différents, il est possible de déterminer
les rôles respectifs des variations
d'origine spatiale et temporelle. Il est alors possible
d'en déduire beaucoup de choses.
Les variations spatiales du champ magnétique
permettent de déduire la présence de courants électriques.
On peut aussi déterminer la vitesse de propagation des structures rencontrées par les sondes,
mesurer la longueur et la période des ondes, etc.
La mission CLUSTER a été lancée en juillet et août 2000,
et la période de qualification des
instruments s'est achevée vers le mois de décembre. Depuis,
les données fournies par la
mission CLUSTER sont validées (c'est à dire considérées comme fiables).
CLUSTER n'est pas une mission d'exploration, comme le furent
Explorer 1 qui valut en 1959
à Van Allen la découverte des ceintures de radiation,
ou les missions Voyager qui révélèrent à
partir de 1977 l'existence des magnétosphères des planètes géantes.
Les régions explorées par
CLUSTER sont connues, à défaut d'être bien comprises.
Il ne suffisait pas de regarder les
données pour faire des découvertes, il a fallu les analyser
à l'aide d'outils (dont le développement a pris plusieurs années)
qui permettent, à partir des quatre séries de mesures fournies par les sondes,
de restituer l'évolution des phénomènes observés dans le temps et dans l'espace.
Cela a pris quelques mois, car il a fallu s'assurer que ces nouvelles
méthodes de traitement des données étaient fiables.
Après un peu plus d'un an de fonctionnement, période au
cours de laquelle CLUSTER a pu
visiter un grand nombre de régions de la magnétosphère,
G. Paschmann, responsable scientifique d'une des expériences de CLUSTER,
a présenté au congrès de l'European Geophysical Society à
Nice, quelques un des résultats remarquables obtenus par
l'ensemble de la communauté
travaillant sur CLUSTER.
Ces résultats confirment le bon fonctionnement de la mission,
et la pertinence des méthodes
développées pour l'étude des données venant de quatre satellites.
La mission a fourni dès cette
première année de fonctionnement opérationnel une multitude de mesures qu'il était
impossible de faire auparavant.