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Warning and Mitigation Technologies for Travelling Ionospheric Disturbances Effects

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Comprendre les phénomènes météorologiques spatiaux pour renforcer la sécurité des infrastructures au sol et spatiales

Les perturbations dans la haute atmosphère de la Terre constituent une menace pour les systèmes spatiaux tels que les satellites. Il devient urgent de disposer d’un système fiable qui identifie en temps réel ce type de perturbations.

Technologies industrielles

Les perturbations ionosphériques itinérantes (PII) jouent un rôle important dans la diffusion des signaux radio à travers l’ionosphère terrestre. Elles se propagent comme des ondes à travers l’ionosphère, et ce, sur une large plage de vitesses et de fréquences. Les PII peuvent perturber le fonctionnement des infrastructures aérospatiales et au sol, notamment le système européen de navigation par recouvrement géostationnaire (EGNOS) et les services de cinématique en temps réel de réseau (NRTK), ainsi que les communications à haute fréquence et les activités de reconnaissance radio. «Des PII surviennent presque tous les jours», explique Anna Belehaki, coordinatrice du projet TechTIDE, financé par l’UE. «Les identifier et les suivre s’avère très compliqué, c’est quelque chose qui reste encore à accomplir en mode de service opérationnel.»

Des services d’alerte pour les systèmes dans l’espace et sur Terre

Les partenaires du projet ont conçu, testé et validé de nouvelles stratégies viables d’atténuation des répercussions des PII pour les technologies directement concernées. Ils ont travaillé étroitement avec les opérateurs de ces technologies pour démontrer la valeur ajoutée des techniques d’atténuation proposées pour EGNOS, NRTK et les opérations à haute fréquence. Les méthodes mises au point permettent, pour la première fois, l’identification et le suivi directs en temps réel des PII dans de vastes régions du monde. Ces méthodes de détection ont été appliquées en ligne avec des données en temps réel. Les résultats ont été calculés en temps quasi réel. Tous les codes logiciels pour l’identification de PII ont été publiés en libre accès. L’équipe de TechTIDE a créé un système web pour émettre des alertes concernant la survenue de PII sur la zone qui va de l’Europe à l’Afrique du Sud. Ce système propose 70 produits différents pour aider les utilisateurs et traite les données et les produits issus de 21 fournisseurs de données différents. Les produits en libre accès sont disponibles en temps réel, et les données archivées sont accessibles via l’interface de programmation de TechTIDE. Le système calcule les paramètres qui définissent les caractéristiques des PII et fournit toutes les informations géophysiques supplémentaires aux utilisateurs pour les aider à évaluer les risques et à développer des techniques d’atténuation adaptées à leurs applications. Les opérateurs de systèmes de communication aérospatiaux et au sol sont ainsi conscients des menaces que les PII représentent pour leurs systèmes. Ils peuvent donc développer des technologies d’atténuation à l’aide de la solution d’alerte en temps réel de TechTIDE.

Mieux comprendre les effets des PII

En comparant systématiquement les prévisions de PII avec les données de dégradation des performances, les partenaires du projet ont été en mesure de décrire les répercussions dans différentes phases du cycle solaire, saisons, heures locales et conditions de couplage vent solaire-magnétosphère. Ces efforts de recherche leur ont permis de mieux comprendre les phénomènes qui aboutissent à la génération de différents types de PII déclenchées par des perturbations des vents solaires et dans la basse atmosphère. «Cette réalisation, ainsi que le développement de techniques innovantes de prévision immédiate, pose les bases de l’élaboration de modèles de prévision des PII qui constituent une exigence fondamentale pour tout service de météorologie spatiale de haute précision», met en avant Anna Belehaki. En collaboration avec des utilisateurs potentiels, tels que l’Agence spatiale européenne, les partenaires du projet ont évalué la fonctionnalité, la fiabilité et l’efficacité des services proposés, ouvrant ainsi la voie à une exploitation systématique et à un fonctionnement durable. «TechTIDE a renforcé nos connaissances des processus physiques et de la formation des PII grâce à l’identification des moteurs du milieu interplanétaire, de la magnétosphère et de l’atmosphère», conclut Anna Belehaki. «Les résultats ont contribué à identifier les répercussions des PII sur les systèmes de navigation spatiaux, principalement EGNOS et NRTK, ainsi que sur les systèmes au sol, de communication à haute fréquence et de géolocalisation.»

Mots‑clés

TechTIDE, PII, espace, EGNOS, NRTK, ionosphère, communication à haute fréquence, perturbation ionosphérique itinérante, infrastructure au sol

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