LESIA - Observatoire de Paris

WAVES sur WIND

mercredi 18 juillet 2012, par Karine Issautier

Vue d'artiste de la sonde WIND
Vue d’artiste de la sonde WIND

Copyright NASA

L’expérience "WAVES" à bord de la sonde WIND a été produite par un consortium qui comporte quatre partenaires principaux, qui avaient la responsabilité du "hardware" ou de certains aspects du traitement des données :

  • le LESIA de l’Observatoire de Paris,
  • le Laboratoire de Physique Extraterrestre du Centre Spatial Goddard (NASA),
  • le Laboratoire de Physique des Plasmas de l’Université du Minnesota,
  • le Département de Physique et d’Astronomie de l’Université d’Iowa.

Les autres partenaires sont :

  • l’Université d’Athènes, Grèce,
  • le Jet Propulsion Laboratory, Pasadena.
  • le Naval Research Laboratory, Washington,
  • le Département de Physique de St Patrick’s College, Maynooth, Irlande,

Le consortium "WAVES" est essentiellement basé sur l’utilisation de la technique radio avec deux objectifs :

  • la mesure locale de la densité et de la température électronique, permettant un étalonnage absolu de la densité, l’étude de l’origine et la nature de la turbulence, ainsi que l’identification des ondes du plasma, notamment dans le vent solaire.
  • le diagnostique radio de l’héliosphère : plus précisément, il permet une corrélation avec des observations radio d’ULYSSE, d’obtenir une cartographie des structures à grande échelle dans le vent solaire, d’étudier la formation des chocs interplanétaires ainsi que l’accélération de particules subrelativistes dans les chocs coronaux.

Brève description de l’instrument

Le système de détection de l’expérience WAVES consiste en un système de trois antennes électriques de type fil (deux antennes coplanaires, orthogonales dans le plan de spin et un dipole rigide dans l’axe de spin) et un un senseur magnétique tri-axial ou "search coil" d’une longueur de 12 m. Les longueurs des antennes filaires sont respectivement de 50 m et 7.5 m chacune.

L’expérience "WAVES" comporte cinq récepteurs dont quatre ont été sous la responsabilité technique (conception, réalisation, tests) et scientifique (PI, diffusion des données et archivage au CDPP) du LESIA :

  • Récepteur radio bruit local  : 4 kHz - 256 kHz (LESIA),
  • Récepteur radio bande 1  : 20 kHz - 1 MHz (LESIA),
  • Récepteur radio bande 2  : 1 MHz - 14 MHz (LESIA),
  • Récepteur basse fréquence FFT  : DC - 10 kHz (Univ. Minnesota),
  • Analyseur de forme d’onde  : (Univ. Minnesota).

Contribution du LESIA

  • responsabilité scientifique (P-I) : J.-L. Bougeret (LESIA),
  • responsabilité technique (Instrument Manager) : R. Manning (LESIA).
  • Préamplificateurs électriques
  • Récepteur multicanal numérique - 4-256 kHz
  • Récepteur “type III” - 20-1000 kHz
  • Récepteur “haute couronne” - 1-14 MHz
  • Convertisseur d’alimentation

Trajectoire de Wind

La sonde suit une trajectoire complexe. Pendant quatre années, elle a suivi une orbite terrestre très allongée, utilisant des passages près de la lune pour maintenir son apogée orientée vers le soleil, afin d’optimiser les études du vent solaire et son interaction avec la terre. Elle a effectué une série d’orbites "en pétales", permettant de décrire différentes régions de la magnétosphère, et d’effectuer une boucle perpendiculairement au plan de l’écliptique, permettant de décrire pour la première fois des régions polaires éloignées de la magnétosphère terrestre. Actuellement, la sonde "navigue" autour du point de Lagrange.

Personnels du LESIA impliqués sur Wind/Waves
NomsResponsabilité
Jean-Louis Bougeret PI Scientifique
Robert Manning (†) Chef de Projet
Sang Hoang Scientifique Co-I
Claude Perche (retraité) Ingénieur validation et archivage des données
Quynh Nhu Nguyen Ingénieur IE
Karine Issautier Responsable scientifique LESIA
Milan Maksimovic Scientifique
Carine Briand Scientifique
André Mangeney Scientifique
Sonja Vidojevic Doctorant
Pierre Henri Doctorant
Xavier Bonnin Thèse soutenue en 2008
Meil Abada-Simon Production des spectres dynamiques et validation du réseau de neuronne pour archivage au CDPP

L’expérience WAVES à bord de la sonde WIND fonctionne de manière remarquable (de même que toutes les autres expériences à bord) depuis le lancement de la mission le 1er novembre 1994. Le satellite est d’une propreté radio-électrique exceptionnelle, ce qui a permis des études inégalées. La sonde WIND possède suffisamment de carburant pour rester au point de Lagrange L1 au moins encore 10 ans. Le prolongement de la mission jusqu’en 2010 minimum (confirmé par la Senior Review de Février 2006) permet de couvrir la mission STEREO (lancée en octobre 2006). Les mesures sont donc très appréciées pour une corrélation avec STEREO en constituant un troisième point de mesures complémentaire dans le vent solaire au point de Lagrange.

Etapes principales de la mission
DateEvénement
Janvier 1988 Démarrage du programme ISTP/GGS
Décembre 1988 Confirmation des équipes
1992 (juin à décembre) Livraison et intégration du modèle de vol sur le satellite
1993 (Octobre à décembre) Installation du logiciel de vol et calibrations
1er Novembre 1994 Lancement de la sonde WIND
11-18 novembre 1994 Sortie des antennes de WAVES
Février 2006 Premier prolongement de la mission
Automne 2008 Deuxième prolongement de la mission. Wind est un point de mesure supplémentaire en support de la mission STEREO
Mars 2010 Troisième prolongement de la mission jusqu’en 2014

Le programme G.G.S. (Global Geospace Science) correspond à la contribution de la NASA au programme I.S.T.P. (International Solar Terrestrial Physics). Il comporte les sondes WIND et POLAR et couvre les points suivants :
- soleil, géospace et relations soleil-terre,
- dynamique solaire et origine du vent solaire,
- écoulement des plasmas, interactions dans le géospace.  [1]



Notes

[1Le mot "Geospace" est défini comme l’environnement spatial près de la Terre et prend en compte les régions au-delà de la Terre où l’héliosphère n’est pas perturbée par le champ magnétique terrestre.