LESIA - Observatoire de Paris

STEREO/WAVES

vendredi 1er février 2013, par Milan Maksimovic

Cet article présente la mission héliosphérique STEREO (NASA). L’instrument WAVES dont le PI est membre du LESIA est décrit en détail. A partir de cette page, vous trouverez également la liste des publications utilisant l’instrument WAVES ainsi qu’une présentation de résultats marquants.

 La mission STEREO

Vue d'artiste des sondes STEREO
Vue d’artiste des sondes STEREO

@NASA

STEREO (Solar Terrestrial Relations Observatory) est la troisième mission de la NASA dans le cadre du programme Solar Terrestrial Probes ( STP ). Cette mission, lancée le 27 Octobre 2007 pour une durée de vie nominale de deux ans, est composée de deux sondes identiques qui fournissent les premières mesures stéréoscopiques jamais obtenues pour étudier le soleil, la nature des éjections coronales de masse (CME) et leur interaction avec le milieu interplanétaire et la magnétosphère terrestre.

Objectifs scientifiques de STEREO
Objectifs scientifiques de STEREO

@IMPACT/STEREO/NASA

Les objectifs scientifiques de STEREO sont :

  • Comprendre les causes et les mécanismes d’initiation des éjections coronales de masse ;
  • Caractériser la propagation des CMEs à travers l’héliosphère ;
  • Découvrir les mécanismes et les sites des accélérations des particules énergétiques dans la basse couronne solaire et dans le milieu interplanétaire ;
  • Améliorer la connaissance des structures du vent solaire.
Schéma de l'un des satellites STEREO
Schéma de l’un des satellites STEREO

L’emplacement des différents instruments est indiqué sur ce schéma de STEREO -A @NASA

Pour cela, chaque sonde est équipée de 4 instruments identiques :

  • In situ Measurements of Particles and CME Transients (IMPACT)
  • PLAsma and SupraThermal Ion Composition (PLASTIC)
  • Sun Earth Connection Coronal and Heliospheric Investigation (SECCHI)
  • STEREO/WAVES ( S/WAVES )

Trajectoire de STEREO

Dans les premières semaines, les deux satellites étaient dans l´environnement proche de la Terre permettant des mesures des ondes dans la magnétosphère de la Terre.

Orbite des sondes STEREO
Orbite des sondes STEREO

Animation montrant l’évolution des positions des deux sondes par rapport à la Terre depuis le lancement des sondes jusqu’en Décembre 2008 (@NASA)

Depuis les sondes se sont éloignées de la Terre sur des trajectoires très particulières : STEREO-A est sur une orbite de "rayon" (demi grand axe) légèrement plus petit que celui de l’orbite de la Terre tandis que STEREO-B est sur une orbite de "rayon" (demi grand axe) légèrement plus grand. Ainsi, STEREO-A (STEREO-B) tourne plus vite (lentement) que la Terre autour du Soleil. Autrement dit, les deux sondes s’éloignent progressivement de la Terre, l’une étant en avance, l’autre en retard. Grâce à cette vision depuis deux points différents, le Soleil peut être vu pour la première fois en trois dimensions !

En Février 2011, les sondes étaient à 180° l’une de l’autre (voir la position) donnant pour la première fois une vue simultanée de l’intégralité du Soleil (voir des détails sur le portail de la NASA). Depuis cette date nous avons une vue complète du Soleil, les sondes STEREO observant la face du Soleil non visible depuis la Terre.

 Description de l’instrument WAVES

L’instrument S/WAVES a hérité de l’expérience acquise sur ISEE, Ulysses, WIND, FAST et Cassini.

Il joue un rôle important et unique dans la mission STEREO, en suivant les CMEs depuis leur formation jusque dans l’environnement Terre, permettant ainsi de relier observations coronales et phénomènes se déroulant dans l’environnement de la Terre.

S/WAVES est composé de 3 antennes de 6m.
Ce film d’animation montre le déploiement des antennes de S/WAVES @NASA

Grâce aux mesures en télédétection des rayonnements électromagnétiques engendrés par la propagation de particules énergétiques de nombreuses caractéristiques du milieu interplanétaire sont déduites (vitesse de propagation des CME, caractéristiques des électrons dans le milieu interplanétaire etc). Les deux sondes permettent de plus de localiser la source des émissions électromagnétiques grâce à la triangulation dans le domaine radio.

Enfin, des mesures in situ du champ électrique du plasma environnant chaque sonde permettent des études sur les couplages entre les ondes et les particules et les processus de transfert d’énergie des petites vers les grandes échelles spatiales.

L’expérience comprend les différents instruments et sous-systèmes suivants :

  • Récepteur radio basse fréquence (Low Frequency Receiver – LFR) travaillant dans la bande 2.5kHz-160kHz
  • Récepteur radio haute fréquence (High Frequency Receiver - HFR) travaillant dans le domaine 125kHz – 16.025MHz
  • Récepteur à fréquence fixe (Fixed Frequency Receiver – FFR) travaillant à 30.025 ou 32.025 MHz
  • Echantillonneur dans le domaine temporel ( Time Domain Sampler – TDS ) qui mesure les formes d’onde (amplitude du champ électrique en fonction du temps) sur chacune des trois antennes à des fréquences d’échantillonnage et des largeurs de bandes ajustables.

Une unité centrale (Data Processing Unit – DPU) à bord de chaque satellite contrôle et coordonne les différents instruments.

 Contribution du LESIA et de ses partenaires

Milan Maksimovic (CNRS, Observatoire de Paris, France) est le principal investigateur (PI, en remplacement de Jean-Louis Bougeret ) du projet. S.D. Bale (Université de Berkeley, USA) est Co-PI (en remplacement de Michael Kaiser).

Les instituts suivants ont été impliqués dans le développement de l’instrument S/WAVES et suivent le déroulement de la mission :

  • Observatoire de Paris (France) ;
  • University of Minnesota (USA) ;
  • University of California , Berkeley ( USA )
Personnels scientifiques du LESIA impliqués dans S/WAVES (Mise à jour Février 2013)
NomResponsabilités
M. Maksimovic Principal Investigateur / Contact Presse
J.L. Bougeret Co-Investigateur
C. Briand Co-Investigateur
B. Cecconi Co-Investigateur
A. Kerdraon Co-investigateur
S. Hoang Co-Investigateur
K. Issautier Co-Investigateur
A. Lecacheux Co-Investigateur
N. Meyer-Vernet Scientifique associée
L. Klein Scientifique associé
L. Lamy Scientifque Associé
M. Pick Scientifique Associée
A. Zaslavky Scientifique associé
S. Belheouane Doctorante

De nombreuses personnes ont également participé au développement de l’instrument depuis les premiers plans vers la fin des années 90. Le tableau ci-dessous dresse une liste des personnes qui ont activement participé à la mise au point de l’instrument.

Personnels techniques du LESIA impliqués dans S/WAVES (Mise à jour Octobre 2009)
NomResponsabilités
B. Manning (décédé) Concepteur et premier chef de projet
N. Monge (retraitée) Chef de projet, tests, intégration et étalonnages
P.L. Astier Mise au point électronique analogique & numérique, tests, intégration et étalonnages
D. Carrière (retraité) Carte analogique
S. Davy (mutation) Equipements de tests
M. Dekhali Mise au point électronique analogique & numérique, logiciel de vol, tests et intégration
C. Guériau Fabrication et approvisionnement
Q.N. Nguyen Responsable de la chaîne de traitement des données