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Advancing radiation belt modeling with nonlinear wave–particle interactions

Description du projet

Protéger les infrastructures orbitales contre les électrons à haute énergie

Les ceintures de radiation terrestres contiennent des électrons de haute énergie susceptibles d’endommager les satellites et les composants électroniques spatiaux lors de tempêtes géomagnétiques. Les modèles existants ne parviennent que rarement à prédire ces dynamiques avec précision, car ils ne tiennent pas compte de l’accélération rapide et non linéaire provoquée par des ondes de plasma intenses. Soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet ARBEN entend combler cette lacune en intégrant ces interactions complexes entre ondes et particules dans les outils de prévision actuels. À l’aide de simulations informatiques et de mesures effectuées à bord de satellites, il constituera une base de données de paramètres physiques corrigés pour les modèles globaux des ceintures de radiation. Au-delà de l’amélioration des prévisions météorologiques spatiales pour les événements dangereux, le projet soutiendra la formation interdisciplinaire en instrumentation et en physique computationnelle. À terme, ces travaux visent à protéger les infrastructures critiques tout en formant la prochaine génération de leaders scientifiques.

Objectif

Understanding and forecasting the behavior of high-energy electrons in Earth’s radiation belts is essential for protecting satellites and other space-based infrastructure during geomagnetic storms. These electrons can penetrate spacecraft shielding, damage onboard electronics, and shorten mission lifetimes. Yet their dynamics remain difficult to predict.
Current models treat magnetospheric plasma waves as incoherent, leading to a simplified picture of electrons undergoing slow, diffusive energy transport. However, modern spacecraft observations reveal that intense plasma waves, particularly whistler-mode chorus, often exhibit coherent, narrowband waveforms that enable rapid and nonlinear acceleration of trapped electrons. This process may dominate during storm conditions but is not captured in existing models.
My ARBEN project addresses this critical gap by systematically incorporating nonlinear wave–particle interactions into radiation belt models. I will use test-particle simulations to derive corrections to standard diffusion coefficients in realistic wave fields, building on recent theoretical advances and high-resolution waveform measurements from spacecraft. These coefficients will be compiled into a database linked to observable wave parameters and implemented in leading global radiation belt models (DREAM, VERB) to assess their impact during geomagnetic storms and superstorms.
The outcome will be a physics-based correction framework that enhances space weather forecasting capabilities during the most hazardous events. The fellowship will also support interdisciplinary training at the University of Michigan, including collaborations on spacecraft instrumentation, computational electromagnetism, and fluid dynamics. I will gain experience in mentoring, teaching, and leadership, preparing for a future independent research career.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: Le vocabulaire scientifique européen.

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Mots‑clés

Les mots-clés du projet tels qu’indiqués par le coordinateur du projet. À ne pas confondre avec la taxonomie EuroSciVoc (champ scientifique).

Programme(s)

Programmes de financement pluriannuels qui définissent les priorités de l’UE en matière de recherche et d’innovation.

Thème(s)

Les appels à propositions sont divisés en thèmes. Un thème définit un sujet ou un domaine spécifique dans le cadre duquel les candidats peuvent soumettre des propositions. La description d’un thème comprend sa portée spécifique et l’impact attendu du projet financé.

Régime de financement

Régime de financement (ou «type d’action») à l’intérieur d’un programme présentant des caractéristiques communes. Le régime de financement précise le champ d’application de ce qui est financé, le taux de remboursement, les critères d’évaluation spécifiques pour bénéficier du financement et les formes simplifiées de couverture des coûts, telles que les montants forfaitaires.

HORIZON-TMA-MSCA-PF-GF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - Global Fellowships

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

Procédure par laquelle les candidats sont invités à soumettre des propositions de projet en vue de bénéficier d’un financement de l’UE.

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2025-PF

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Coordinateur

GFZ HELMHOLTZ-ZENTRUM FUR GEOFORSCHUNG
Contribution nette de l'UE

La contribution financière nette de l’UE est la somme d’argent que le participant reçoit, déduite de la contribution de l’UE versée à son tiers lié. Elle prend en compte la répartition de la contribution financière de l’UE entre les bénéficiaires directs du projet et d’autres types de participants, tels que les participants tiers.

€ 401 232,00
Coût total

Les coûts totaux encourus par l’organisation concernée pour participer au projet, y compris les coûts directs et indirects. Ce montant est un sous-ensemble du budget global du projet.

Aucune donnée

Partenaires (2)