Localiser les satellites Cluster dans l'environnement spatial terrestre

2023-2024
Le jeu de données GRMB (« Geospace Region and Magnetospheric Boundary identification ») fournit pour la première fois une classification de la position des quatre satellites Cluster de l'ESA dans l'environnement spatial terrestre de 2001 à 2022.

Au-delà de l'avancement de la recherche actuelle, ce jeu de données pourrait ouvrir la voie à des outils de classification basés sur l'IA. Les données GRMB sont désormais accessibles au public sur le site d’archivage des données Cluster de l'ESA.

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Les régions et frontières de la magnétosphère et du vent solaire : une clé pour comprendre l'environnement spatial terrestre

L'environnement magnétisé terrestre évolue de manière dynamique en raison de l’interaction entre le champ magnétique terrestre et le milieu interplanétaire. Les coordonnées géométriques ne suffisent pas à elles seules à déterminer la position exacte d’un satellite au sein de ce système complexe. Une classification précise des différentes régions et frontières de la magnétosphère et du vent solaire est essentielle pour étudier de manière non équivoque l'environnement spatial terrestre.

La détermination de l'emplacement d'un satellite dans l'environnement spatial terrestre est cruciale pour l'analyse scientifique et l'interprétation des observations. Il permet aux scientifiques d'identifier des événements clés tels que le franchissement de frontières magnétosphériques et de mener des études statistiques dans des régions spécifiques. De plus, un tel jeu de données pourrait contribuer au développement d'une classification automatisée des régions en servant à la fois de données d'entraînement pour les outils de classification basés sur l'IA et de référence pour valider leur exactitude.

Rôle de l'IASB et premières applications

Le projet GRMB vise à déterminer la position des satellites Cluster de l'ESA en identifiant les régions et frontières de la magnétosphère et du vent solaire plutôt qu'en se basant uniquement sur des coordonnées géométriques.

Le projet GRMB a été initié en 2023 par l’IASB en collaboration avec l'IAP Prague. La première étape du projet a consisté à définir les différentes régions, leurs propriétés et les jeux de données Cluster pertinents pour les identifier. Un outil a été mis au point afin d’être utilisé par des opérateurs humains pour d'identifier manuellement les régions et leurs frontières. Cette classification manuelle, basée sur 44 types de données Cluster provenant de plusieurs instruments, couvre 15 régions, allant de la plasmasphère jusqu’au vent solaire.

Après une analyse approfondie et une validation par comparaison avec des listes de référence et des méthodes de classification automatisées, les données GRMB fournissent une classification complète et continue de la position des satellites Cluster dans le l'environnement spatial terrestre depuis le début de la mission en 2001 jusqu'en 2022. Une description complète du jeu de données a été publiée en 2025 dans Nature / Scientific Dataet la première étude utilisant les données GRMB avait été publiée en 2024. Le jeu de données GRMB est désormais accessible au public sur le site d’archivage des données Cluster de l'ESA.

Vue d'artiste de la mission Cluster. (Crédit : ESA)

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Exemple de données GRMB : Localisation de l'onde de choc (onde de choc formée lorsque le vent solaire supersonique rencontre la magnétosphère terrestre) et localisation de la magnétopause (limite entre la magnétosphère terrestre et le vent solaire) à partir du jeu de données GRMB pour le satellite Cluster 1 en 2003. L'axe horizontal inférieur correspond au numéro de l'orbite et l'axe vertical à l'emplacement du satellite le long de son orbite. (Crédit : Grison et al., 2025)

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Répartition des régions géospatiales traversées par chacun des 4 satellites Cluster de 2001 à 2007. Les labels correspondent à ceux du jeu de données GRMB. Le label OUT fait référence aux régions situées à l'extérieur de la magnétosphère, tandis que le label IN correspond aux régions situées à l'intérieur de la magnétosphère. (Crédit : Grison et al., 2025)