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18.07.05 Cluster II, cinq ans déjà !
 
Le 16 juillet 2005 marque l'anniversaire du lancement des deux premiers des quatre satellites Cluster II, une constellation d'étude des interactions entre le vent solaire et le champ magnétique terrestre. Depuis cette date, la constellation fonctionne de façon nominale et les informations fournies par ces satellites ont considérablement fait avancer la recherche dans ce domaine. Les satellites ont été lancés par des fusées russes Soyouz équipées de l'étage fregat et opérés par Starsem, depuis le cosmodrome de Baïkonour. La mise a poste ayant été particulièrement réussie, la consommation de carburant nécessaire pour rejoindre l'orbite définitive a été moindre qu'initialement prévu de sorte que deux années d'activités opérationnelles ont été gagnées.

Le lanceur Soyouz-Fregat sur son pas de tir de Baïkonour. Crédits ESA / Starsem / S. Corvaja

Ces quatre satellites étudient les interactions complexes entre le vent solaire et le champ magnétique terrestre. Ils travaillent de concert avec SOHO l'observatoire spatial du Soleil. Lancés par groupes de deux à l'été 2000, ils volent aujourd'hui dans l'espace en formation tétraédrique. Ils sont construits à l'identique et chacun est équipé de 11 instruments et d'antennes filaires de 43 m.

Conçus et développés en même temps, SOHO et Cluster faisaient parti du programme d'étude des relations Soleil Terre (Solar Terrestrial Science Programme ou STSP) mis en œuvre par l'Agence Spatiale Européenne dans le cadre du programme Horizon 2000. Ces deux missions devaient étudier de concert le Soleil et la magnétosphère terrestre. les Cluster seront construits à l'identique et les objectifs initiaux seront conservés. Le programme de recherche initialement dévolue à la mission originelle Cluster sera suivi d'autant plus facilement que SOHO, l'observatoire du Soleil, a vu sa durée de vie opérationnelle prolongée en conséquence. Ensemble, les cinq vaisseaux collecteront des données sur la magnétosphère et l'intérieur du Soleil qui seront, à terme, combinés avec celles obtenues par d'autres missions de ce type.

SOHO

Depuis sa mise en orbite en 1995, SOHO a permis aux scientifiques de percer certains des plus beaux secrets du Soleil et de comprendre les mécanismes qui animent le vent qu'il émet à travers le Système Solaire.

Le projet Cluster II

Les objectifs scientifiques de Cluster II sont identiques à ceux de Cluster. Les satellites ont été reconstruits à l'identique à partir d'un cinquième Cluster qui servait notamment de banc d'essai. Les quatre engins spatiaux évoluent dans l'espace en formation tétraédrique (c'est-à-dire en forme de pyramide irrégulière à base triangulaire) sur une orbite très elliptique (de 19 000 à 119 000 km de la Terre). Jusqu'à présent, les satellites chargés d'explorer la magnétosphère évoluaient seuls ou, au mieux, par groupes de deux. Les chercheurs étaient souvent dans l'impossibilité de dire, au vu des mesures transmises concernant les essaims de particules solaires, si un changement indiqué par un satellite correspondait à une évolution dans le temps ou à un déplacement dans l'espace. Cluster II permettra de mesurer et de déterminer exactement et en trois dimensions les phénomènes qui concernent la magnétosphère et bien entendu de faire le distinguo entre spatial et temporel.

L'interaction entre le vent solaire et la magnétosphère terrestre est un élément clé dans le programme STSP de l'ESA. Un exemple de cette interaction, est l'entrée directe des particules du vent solaire par les pôles de la Terre. Ces deux régions sont en quelque sorte de véritables entonnoirs magnétiques (un dans chaque hémisphère) qui concentrent les particules solaires. Elles se déversent sur les pôles via des secteurs larges de 50 000 km et affectent les régions de l'ionosphère sur une zone de 500 km de diamètre. D'où le terme d'entonnoir.

L'accélération du plasma présent dans la queue de la magnétosphère (derrière la Terre par rapport au Soleil) au cours d'orages est un autre exemple d'interaction entre le vent solaire et la magnétosphère. Cette queue est un grand réservoir dans lequel les particules du vent solaire et les particules ionosphériques (sous certaines conditions) sont relâchées en grandes quantités. Lorsque qu'elles sont particulièrement énergétiques, ces particules peuvent avoir des effets catastrophiques sur l'activité humaine, perturber la distribution d'énergie et provoquer des anomalies sérieuses sur les activités satellitaires (surtout ceux évoluant sur l'orbite géostationnaire).

Les objectifs scientifiques

La constellation Cluster II détermine les processus physiques qui entrent en jeu dans ces interactions en dessinant des cartes en trois dimensions des structures du plasma présents dans ces régions. Des mesures simultanées en quatre lieux différents permettent aussi de mesurer pour la première fois les différentes quantités de plasma dérivant.

Enfin, Cluster II étudie des structures de plasma à petite échelle dans l'espace et dans le temps dans des régions telles que la magnétopause, la queue de la magnétosphère et les régions aurorales et polaires.


  Un des quatre satellite Cluster II

Un des quatre satellite Cluster II dans les installations au sol du cosmodrome de Baïkonour.
Crédit ESO


   
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