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Constellations de satellites pour étudier la magnétosphère
La magnétosphère de la Terre est la région de l'espace dominée par le champ magnétique terrestre. Il s'agit d'un environnement très dynamique où les processus d'énergisation et de transport du plasma se produisent à plusieurs échelles de temps et d'espace.
Les particules de plasma acquièrent de l'énergie grâce aux chocs, à la reconnexion magnétique, à la turbulence et aux ondes, mais les mécanismes exacts ne sont pas encore clairs. Ces processus impliquent un couplage à plusieurs échelles, depuis les grandes échelles des fluides jusqu'aux petites échelles des électrons, ce qui les rend difficiles à démêler. Pourtant, la compréhension de l'énergisation du plasma dans la magnétosphère terrestre est essentielle pour améliorer les prévisions en météorologie spatiale, mais aussi pour faire progresser notre connaissance d'autres objets astrophysiques.
La magnétosphère terrestre sert de laboratoire naturel où les satellites fabriqués par l'homme étudient les processus en jeu dans d'autres environnements astrophysiques encore inaccessibles.
Les précédentes missions multisatellitaires avaient une capacité limitée à étudier le couplage entre les différentes échelles du plasma. Les quatre satellites Cluster ont permis des observations à une seule échelle spatiale, tandis que THEMIS a fourni des informations temporelles mais s'est limité à la dynamique de la magnétosphère à grande échelle.
L’étude de plusieurs échelles en même temps nécessite des constellations plus grandes.
La mission de Plasma Observatory vise à combler ce fossé en permettant des mesures simultanées avec une constellation de sept satellites :
- Un satellite mère transportant une suite d'instruments avancés
- Six satellites filles effectuant des mesures complémentaires avec des instruments plus simples.
Le rôle de l'IASB
Parmi la charge utile du satellite mère, les quatre détecteurs d'ions IMS visent à mesurer les ions à une résolution temporelle élevée. Ces détecteurs utilisent des tensions électriques élevées pour sélectionner l'énergie des ions et leur direction d'arrivée. IMS nécessite un contrôle précis des hautes tensions et de la séquence de synchronisation des mesures, qui est le rôle de l'unité de contrôle (CU) dont l'IASB est responsable. Le CU se trouve à l'interface entre le détecteur et satellite. Il est chargé de collecter les données de mesure et de maintenance, de transmettre les commandes à la tête de détection, d'assurer le contrôle thermique de l'instrument...
À ce stade, l'équipe de l'IASB définit la conception du CU afin d’optimiser les performances d’IMS, tout en s'adaptant aux contraintes d'un instrument spatial : une masse et une consommation d'énergie limitées mais un niveau de fiabilité élevé.
Plasma observatory fait partie des trois missions qui ont été sélectionnées pour une étude plus approfondie parmi les 27 propositions initiales. Les trois candidats sélectionnés devraient présenter un design complet à la mi-2026. Ensuite, une seule mission sera sélectionnée pour être lancée.
