Une recette pour les électrons de haute énergie
Les électrons accélérés dans les ceintures de Van Allen risquent d'endommager les satellites en orbite autour de la Terre. Ils ont en effet assez d'énergie pour traverser la paroi des satellites et frapper l'électronique embarquée. Ils risquent de causer des décharges entraînant des dysfonctionnements. Le projet MAARBLE (Monitoring, analyzing and assessing radiation belt loss and energization), financé par l'UE, visait à élucider l'origine de l'accélération des électrons et à déterminer les pertes observées pendant les périodes d'activité géomagnétique. Les partenaires de MAARBLE se sont appuyés sur un riche ensemble de données accumulées par des missions européennes et américaines qui ont effectué des mesures sur les électrons de haute énergie piégés dans la magnétosphère terrestre. Des données sur le champ magnétique provenant de magnétomètres au sol ont aidé à définir le type d'ondes excitant les électrons. L'équipe de MAARBLE a exploré deux mécanismes par lesquels les électrons peuvent être accélérés à des niveaux d'énergie dangereux. L'un d'eux dépend d'ondes à ultra basse fréquence (ULF) allant jusqu'à 1 Hz, l'autre sur des ondes à très basse fréquence (VLF) allant jusqu'à quelques centaines de kHz. L'analyse des données a pris beaucoup de temps mais les résultats ont justifié ces efforts. Une base de données contenant les propriétés des ondes ULF et VLF a été compilée et mise à disposition de la communauté scientifique par le biais du site Cluster Science Archive de l'Agence spatiale européenne (ESA). Les scientifiques ont exploité cette base de données afin de créer des modèles statistiques de l'activité ondulatoire pour différents niveaux d'activité géomagnétique. Ils ont intégré des mesures d'électrons énergétiques à des outils d'assimilation de données, pour éclaircir la relation de causalité entre les ondes et la dynamique de la ceinture de radiations. En général, l'assimilation de données combine des mesures in-situ avec des modèles pour fournir la meilleure estimation possible de l'état actuel d'un système complexe ainsi qu'une prévision de son évolution future. «L'état assimilé» qui en résulte est plus proche des données ou des résultats du modèle selon leurs incertitudes. Les scientifiques de MAARBLE ont ajouté à leurs simulations numériques des données de nombreux satellites, et ont pu surmonter les limitations fondamentales des modèles physiques sous-jacents. Les découvertes du projet devraient permettre d'améliorer les modèles décrivant l'environnement des rayonnements auxquels sont soumis les satellites. Une meilleure compréhension des facteurs favorisant la production d'électrons de haute énergie permettra de prévoir plus précisément quand les satellites risquent de subir les effets des particules.
Mots‑clés
Électrons de haute énergie, ondes électromagnétiques, ceintures de Van Allen, activité géomagnétique, outils d'assimilation de données
