La regrettable solitude des sondes spatiales

article de Fabrice Mottez
2 SEPTEMBRE 2002

L\'arrivée en train d\'une des deux fusées SOYOUZ
qui ont lancé les sondes Cluster. Cosmodrôme
de Baïkonour dans le Kazakstan.
L'arrivée en train d'une des deux fusées SOYOUZ qui ont lancé les sondes Cluster. Cosmodrôme de Baïkonour dans le Kazakstan.

ESA

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.

Des quadruplés dans l'espace

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.

L'idée est bonne

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.

agence spatiale européenne | champ magnétique | découverte | agence spatiale européenne | champ magnétique | découverte