Réseau BRAMS : des données pour déterminer la trajectoire et la vitesse d’un météoroïde.

BRAMS est un réseau belge utilisant la réflexion des ondes radio sur les traînées ionisées de météores pour détecter les météoroïdes qui pénètrent dans l’atmosphère terrestre. Afin de reconstruire avec précision la trajectoire et la vitesse des météoroïdes au moyen des données BRAMS, nous avons développé une méthode utilisant les détails temporels entre l’apparition des échos de météores enregistrés à différentes stations de réception. Les résultats obtenus ont été comparés aux observations optiques du réseau CAMS-BeNeLux. Une deuxième méthode qui utilise des données complémentaires provenant de l’interféromètre radio situé à Humain améliore fortement la précision de la reconstruction.

A la fin 2022, le réseau BRAMS comprend un émetteur dédié et 44 stations de réception en Belgique et dans les pays avoisinants.

Le signal réfléchi enregistré à une station de réception est appelé un écho de météore. La réflexion de l’onde radio est spéculaire, ce qui signifie qu’elle provient essentiellement d’un point le long de la trajectoire du météoroïde. La position de ce point dépend seulement de la géométrie du problème. En conséquence, différentes stations de réception ont des points de réflexion différents, ce qui conduit à créer des délais temporels entre les échos de météores enregistrés.

Reconstruction de la trajectoire et de la vitesse

La reconstruction précise de la trajectoire et de la vitesse des météoroïdes au moyen des données BRAMS est un problème de longue date. En effet, le problème est complexe car la balise BRAMS émet une onde continue sans modulation, et donc la distance totale parcourue par l’onde n’est pas connue.

Les délais temporels mesurés entre les échos de météores enregistrés aux différentes stations de réception constitue la seule information disponible. Pour la première fois, une méthode utilisant uniquement ces délais temporels a été développée. Elle fournit avec une bonne précision les inclinaisons des trajectoires de météoroïdes et leur vitesse mais produit des déplacements de quelques kilomètres en termes de position.

Qualité des reconstructions

Une deuxième méthode utilisant les données complémentaires de l’interféromètre BRAMS situé à Humain améliore ces précisions mais ne peut pas être appliquée à l’ensemble des données BRAMS. La qualité de ces reconstructions a été vérifiée en comparant avec les données du réseau optique CAMS-BeNeLux pour lequel l’IASB contribue au moyen de 8 caméras.

Ces deux méthodes ouvrent la voie pour une exploitation plus systématique du réseau BRAMS avec de futures applications telles que la détermination des flux de météoroïdes ou le sondage de l’atmosphère supérieure (par exemple via la mesure des vitesses des vents). 

 

Référence

Balis, J.; Lamy, H.; Anciaux, M.; Jehin, E. (2022). Reconstructing meteoroid trajectories using forward scatter radio observations and the interferometer from the BRAMS network. , Europlanet Science Congress 2022, Granada, Spain, 18-23 September 2022, Vol. 16, EPSC2022-227, DOI: 10.5194/epsc2022-227.

Illustration de l’origine des délais temporels entre les échos de météore
Illustration de l’origine des délais temporels entre les échos de météore enregistrés à deux stations Rx0 and Rxi dû à la condition de spécularité. Le point spéculaire P0 de la station de référence Rx0 est créé avant le point spéculaire Pi de la station Rxi. La flèche bleue indique la trajectoire du météoroïde, se déplaçant à une vitesse V. Les deux chemins parcourus par l’onde Tx − P0 − Rx0 et Tx − Pi − Rxi ne sont en général pas coplanaires.
Reconstruction trajectoire utilisant données BRAMS
Exemple de résultat montrant la reconstruction d’une trajectoire en utilisant les données BRAMS et la comparaison avec la trajectoire CAMS: a) Vue en projetant dans le plan horizontal. B) Vue en 3D. La ligne verte représente la trajectoire CAMS. La croix bleue est la station de reference (Humain). La croix rouge est l’émetteur (Dourbes). Les diamants en vert clair sont les stations utilisées pour la reconstruction BRAMS. Les lignes orange et bleu clair représentent respectivement le chemin de l’onde radio de l’émetteur vers le point spéculaire de Humain, et le chemin de ce point spéculaire vers le récepteur à Humain. La ligne mauve est la trajectoire reconstruite avec les données BRAMS.