Observatoire de Paris Institut national de recherche scientifique français Univerité Pierre et Marie Curie Université Paris Diderot - Paris 7

WAVES sur WIND

vendredi 1er septembre 2017, par Karine Issautier

Vue d'artiste de la sonde WIND
Vue d’artiste de la sonde WIND

Copyright NASA

L’expĂ©rience "WAVES" Ă  bord de la sonde WIND a Ă©tĂ© produite par un consortium qui comporte quatre partenaires principaux, qui avaient la responsabilitĂ© du "hardware" ou de certains aspects du traitement des donnĂ©es :

  • le LESIA de l’Observatoire de Paris,
  • le Laboratoire de Physique Extraterrestre du Centre Spatial Goddard (NASA),
  • le Laboratoire de Physique des Plasmas de l’UniversitĂ© du Minnesota,
  • le DĂ©partement de Physique et d’Astronomie de l’UniversitĂ© d’Iowa.

Les autres partenaires sont :

  • l’UniversitĂ© d’Athènes, Grèce,
  • le Jet Propulsion Laboratory, Pasadena.
  • le Naval Research Laboratory, Washington,
  • le DĂ©partement de Physique de St Patrick’s College, Maynooth, Irlande,

Le consortium "WAVES" est essentiellement basĂ© sur l’utilisation de la technique radio avec deux objectifs :

  • la mesure locale de la densitĂ© et de la tempĂ©rature Ă©lectronique, permettant un Ă©talonnage absolu de la densitĂ©, l’Ă©tude de l’origine et la nature de la turbulence, ainsi que l’identification des ondes du plasma, notamment dans le vent solaire.
  • le diagnostique radio de l’hĂ©liosphère : plus prĂ©cisĂ©ment, il permet une corrĂ©lation avec des observations radio d’ULYSSE, d’obtenir une cartographie des structures Ă  grande Ă©chelle dans le vent solaire, d’Ă©tudier la formation des chocs interplanĂ©taires ainsi que l’accĂ©lĂ©ration de particules subrelativistes dans les chocs coronaux.

Brève description de l’instrument

Le système de dĂ©tection de l’expĂ©rience WAVES consiste en un système de trois antennes Ă©lectriques de type fil (deux antennes coplanaires, orthogonales dans le plan de spin et un dipole rigide dans l’axe de spin) et un un senseur magnĂ©tique tri-axial ou "search coil" d’une longueur de 12 m. Les longueurs des antennes filaires sont respectivement de 50 m et 7.5 m chacune.

L’expĂ©rience "WAVES" comporte cinq rĂ©cepteurs dont quatre ont Ă©tĂ© sous la responsabilitĂ© technique (conception, rĂ©alisation, tests) et scientifique (PI, diffusion des donnĂ©es et archivage au CDPP) du LESIA :

  • RĂ©cepteur radio bruit local  : 4 kHz - 256 kHz (LESIA),
  • RĂ©cepteur radio bande 1  : 20 kHz - 1 MHz (LESIA),
  • RĂ©cepteur radio bande 2  : 1 MHz - 14 MHz (LESIA),
  • RĂ©cepteur basse frĂ©quence FFT  : DC - 10 kHz (Univ. Minnesota),
  • Analyseur de forme d’onde  : (Univ. Minnesota).

Contribution du LESIA

  • responsabilitĂ© scientifique (P-I) : J.-L. Bougeret (LESIA),
  • responsabilitĂ© technique (Instrument Manager) : R. Manning (LESIA).
  • PrĂ©amplificateurs Ă©lectriques
  • RĂ©cepteur multicanal numĂ©rique - 4-256 kHz
  • RĂ©cepteur “type III” - 20-1000 kHz
  • RĂ©cepteur “haute couronne” - 1-14 MHz
  • Convertisseur d’alimentation

Trajectoire de Wind

La sonde suit une trajectoire complexe. Pendant quatre annĂ©es, elle a suivi une orbite terrestre très allongĂ©e, utilisant des passages près de la lune pour maintenir son apogĂ©e orientĂ©e vers le soleil, afin d’optimiser les Ă©tudes du vent solaire et son interaction avec la terre. Elle a effectuĂ© une sĂ©rie d’orbites "en pĂ©tales", permettant de dĂ©crire diffĂ©rentes rĂ©gions de la magnĂ©tosphère, et d’effectuer une boucle perpendiculairement au plan de l’Ă©cliptique, permettant de dĂ©crire pour la première fois des rĂ©gions polaires Ă©loignĂ©es de la magnĂ©tosphère terrestre. Actuellement, la sonde "navigue" autour du point de Lagrange.

Personnels du LESIA impliqués sur Wind/Waves
NomsResponsabilité
Karine Issautiert PI Scientifique
Robert Manning (†) Chef de Projet
Sang Hoang Scientifique Co-I
Quynh Nhu Nguyen Ingénieur IE
Milan Maksimovic Scientifique
Carine Briand Scientifique
Xavier Bonnin Ingénieur IR
Meil Abada-Simon Production des spectres dynamiques et validation du réseau de neuronne pour archivage au CDPP

L’expĂ©rience WAVES Ă  bord de la sonde WIND fonctionne de manière remarquable (de mĂŞme que toutes les autres expĂ©riences Ă  bord) depuis le lancement de la mission le 1er novembre 1994. Le satellite est d’une propretĂ© radio-Ă©lectrique exceptionnelle, ce qui a permis des Ă©tudes inĂ©galĂ©es. La sonde WIND possède suffisamment de carburant pour rester au point de Lagrange L1. Le prolongement de la mission jusqu’en 2019 minimum (confirmĂ© par la Senior Review de Mars 2017) permet de couvrir la mission STEREO (lancĂ©e en octobre 2006) mais surtout de fournir un point de mesure complĂ©mentaire très prisĂ© Ă  1 UA dans le vent solaire en complĂ©ment des prochaines donnĂ©es des sondes Solar Orbiter et Parker Solar Probe.

Etapes principales de la mission
DateEvénement
Janvier 1988 DĂ©marrage du programme ISTP/GGS
DĂ©cembre 1988 Confirmation des Ă©quipes
1992 (juin à décembre) Livraison et intégration du modèle de vol sur le satellite
1993 (Octobre à décembre) Installation du logiciel de vol et calibrations
1er Novembre 1994 Lancement de la sonde WIND
11-18 novembre 1994 Sortie des antennes de WAVES
FĂ©vrier 2006 Premier prolongement de la mission
Automne 2008 Deuxième prolongement de la mission. Wind est un point de mesure supplémentaire en support de la mission STEREO
Mars 2017 Prolongement de la mission jusqu’en 2019

Le programme G.G.S. (Global Geospace Science) correspond Ă  la contribution de la NASA au programme I.S.T.P. (International Solar Terrestrial Physics). Il comporte les sondes WIND et POLAR et couvre les points suivants :
– soleil, gĂ©ospace et relations soleil-terre,
– dynamique solaire et origine du vent solaire,
– Ă©coulement des plasmas, interactions dans le gĂ©ospace.  [1]



Notes

[1Le mot "Geospace" est dĂ©fini comme l’environnement spatial près de la Terre et prend en compte les rĂ©gions au-delĂ  de la Terre oĂą l’hĂ©liosphère n’est pas perturbĂ©e par le champ magnĂ©tique terrestre.