5 ans d’observations avec EPT

Physique spatiale
L’Energetic Particle Telescope (EPT) a été lancé le 7 mai 2013 sur le satellite de l'ESA, PROBA-V, et mis sur une orbite polaire basse à 820 km d'altitude. Il fournit des observations depuis 5 ans, montrant de fortes variations de flux, en particulier pour les flux d'électrons lors d'orages géomagnétiques, associés également à des injections dans la ceinture interne. EPT est un détecteur conçu pour bien distinguer les électrons, les protons et les ions d’hélium, de manière à pouvoir effectuer des mesures directes sans ambiguïté et de haute qualité dans les ceintures de radiation, malgré l'environnement de protons énergétiques, en particulier dans la zone interne.

Tempêtes géomagnétiques

Le détecteur EPT montre que les flux d'électrons sont très variables dans la ceinture externe (L > 4 Re). La ceinture extérieure est séparée de la ceinture intérieure (L < 2) par une région appelée  « faille ». Lors des tempêtes géomagnétiques les plus fortes, des injections sont clairement visibles dans la région  de faille  et dans la ceinture interne. Le panneau inférieur de la Figure 1 présente l'indice Dst (Disturbed Storm Time) indiquant les périodes perturbées par les tempêtes au cours de la même période de 5 ans. Les pics de Dst inversés correspondent aux tempêtes géomagnétiques.

Certains électrons MeV (de millions d’électronVolts) sont observés en faible quantité dans la ceinture intérieure, même pendant les périodes où ils ne sont pas observés par les sondes de Van Allen. Ils ne sont pas dus à la contamination par des protons, mais à des injections de particules de la ceinture extérieure lors des tempêtes géomagnétiques les plus fortes de mars et juin 2015 et de septembre 2017. Des électrons de moindre énergie sont également injectés lors de tempêtes moins violentes.

Avec le nouvel instrument EPT à haute résolution, nous pouvons étudier la dynamique des électrons relativistes, y compris les électrons MeV dans la ceinture de radiation intérieure, et révéler comment et quand de tels électrons sont injectés et combien de temps ils résident avant d'être dispersés dans l'atmosphère terrestre ou perdus par d'autres mécanismes.

Cartes des flux

Représentés sur une carte à 820 km d'altitude, des flux d'électrons intenses sont observés aux hautes latitudes, correspondant à la pénétration de la ceinture externe à basse altitude, et dans l'Anomalie de l'Atlantique Sud (South Atlantic Anomaly, SAA) correspondant aux électrons piégés dans la ceinture interne. Dans la SAA, deux populations d'origines différentes sont observées dans les parties nord et sud.

Réféences:

  • Katsiyannis, A.C., Dominique, M., Pierrard, V., Rosson, G.L., Keyser, J.D., Berghmans, D., Kruglanski, M., Dammasch, I.E., Donder, E.D. (2018). The detection of ultra-relativistic electrons in low Earth orbit. Journal of Space Weather and Space Climate, 8, A01. https://doi.org/10.1051/swsc/2017041 Open Access
  • López Rosson, G. (2018). Van Allen radiation belts dynamics revealed from PROBA V/EPT observations (doctoral dissertation). Université catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, Belgium. Retrieved from http://hdl.handle.net/2078.1/208083  Open Access
  • López Rosson, G., Pierrard, V. (2017). Analysis of proton and electron spectra observed by EPT/PROBA-V in the South Atlantic Anomaly. Advances in Space Research, 60(4), 796–805. https://doi.org/10.1016/j.asr.2017.03.022
  • Pierrard, V., Lopez Rosson, G., Botek, E. (2019). Dynamics of Megaelectron Volt Electrons Observed in the Inner Belt by PROBA‐V/EPT. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 124(3), 1651–1659. https://doi.org/10.1029/2018JA026289
Figure 1 Flux électronique mesuré par EPT dans le canal 1 (500-600 keV) du 21 mai 2013 au 1er janvier 2018 en fonction du paramètre de McIlwain L en rayons terrestres (crédit: Pierrard et al., 2018).
Figure 1. Flux électronique mesuré par EPT dans le canal 1 (500-600 keV) du 21 mai 2013 au 1er janvier 2018 (Crédit: Pierrard et al., 2019).
Electron flux measured by EPT
Figure 2 Flux d’électrons mesuré par EPT dans le canal 5 (1-2,4 MeV) (panneau supérieur) et le canal 6 (2,4-8 MeV) (panneau inférieur) du 21 mai 2013 au 1er janvier 2018 (Crédit: Pierrard et al., 2019) . Les injections dans la ceinture interne sont toujours observées pour les tempêtes les plus fortes pour les électrons dont l’énergie E < 2,4 MeV mais pas pour les énergies plus élevées.
Map of the electron fluxes observed by EPT
Figure 3 Carte des flux d'électrons observés par EPT dans le canal 5 (1-2,4 MeV) en octobre 2013. 5 carrés utilisés pour déterminer les variations de flux d'électrons sont également illustrés, ainsi que les lignes de L constants (en noir) correspondant à L = 3,5 (plus proche de équateur) et L = 6,5 (latitudes plus élevées) (Crédit: Pierrard et al., 2019).