Observatoire de Paris Institut national de recherche scientifique français Univerité Pierre et Marie Curie Université Paris Diderot - Paris 7

STEREO/WAVES

vendredi 1er septembre 2017, par Milan Maksimovic

L’instrument STEREO/WAVES ou S/WAVES, dont le PI est membre du LESIA, permet de mesurer les ondes plasma et radio dans le milieu interplanĂ©taire, dans une gamme de frĂ©quence allant de la fraction du Hertz Ă  16 MHz, ainsi qu’Ă  une frĂ©quence fixe de l’ordre de 30 MHz. Deux exemplaires de cet instrument on Ă©tĂ© embarquĂ©s Ă  bord des sondes STEREO de la NASA dĂ©crites dans cet article.

 La mission STEREO

Vue d’artiste des sondes STEREO
@NASA

STEREO (Solar Terrestrial Relations Observatory) est la troisième mission de la NASA dans le cadre du programme Solar Terrestrial Probes ( STP ). Cette mission, lancĂ©e le 27 Octobre 2007 pour une durĂ©e de vie nominale de deux ans, est composĂ©e de deux sondes identiques qui fournissent les premières mesures stĂ©rĂ©oscopiques jamais obtenues pour Ă©tudier le soleil, la nature des Ă©jections coronales de masse (CME) et leur interaction avec le milieu interplanĂ©taire et la magnĂ©tosphère terrestre. Les communications avec la sonde STEREO B ont Ă©tĂ© interrompues le 1er Octobre 2014 suite Ă  une mise Ă  jour de l’ordinateur de bord. La sonde Stereo A fonctionne toujours.

Objectifs scientifiques de STEREO
@IMPACT/STEREO/NASA

Les objectifs scientifiques de STEREO sont :

  • Comprendre les causes et les mĂ©canismes d’initiation des Ă©jections coronales de masse ;
  • CaractĂ©riser la propagation des CMEs Ă  travers l’hĂ©liosphère ;
  • DĂ©couvrir les mĂ©canismes et les sites des accĂ©lĂ©rations des particules Ă©nergĂ©tiques dans la basse couronne solaire et dans le milieu interplanĂ©taire ;
  • AmĂ©liorer la connaissance des structures du vent solaire.
SchĂ©ma de l’un des satellites STEREO
L’emplacement des diffĂ©rents instruments est indiquĂ© sur ce schĂ©ma de STEREO -A @NASA

Pour cela, chaque sonde est Ă©quipĂ©e de 4 instruments identiques :

  • In situ Measurements of Particles and CME Transients (IMPACT)
  • PLAsma and SupraThermal Ion Composition (PLASTIC)
  • Sun Earth Connection Coronal and Heliospheric Investigation (SECCHI)
  • STEREO/WAVES ( S/WAVES )

 Trajectoire de STEREO

Dans les premières semaines, les deux satellites étaient dans l´environnement proche de la Terre permettant des mesures des ondes dans la magnétosphère de la Terre.

Depuis les sondes se sont Ă©loignĂ©es de la Terre sur des trajectoires très particulières : STEREO-A est sur une orbite de "rayon" (demi grand axe) lĂ©gèrement plus petit que celui de l’orbite de la Terre tandis que STEREO-B est sur une orbite de "rayon" (demi grand axe) lĂ©gèrement plus grand. Ainsi, STEREO-A (STEREO-B) tourne plus vite (lentement) que la Terre autour du Soleil. Autrement dit, les deux sondes s’Ă©loignent progressivement de la Terre, l’une Ă©tant en avance, l’autre en retard. Grâce Ă  cette vision depuis deux points diffĂ©rents, le Soleil peut ĂŞtre vu pour la première fois en trois dimensions !

En FĂ©vrier 2011, les sondes Ă©taient Ă  180° l’une de l’autre (voir la position) donnant pour la première fois une vue simultanĂ©e de l’intĂ©gralitĂ© du Soleil (voir des dĂ©tails sur le portail de la NASA). Depuis cette date nous avons une vue complète du Soleil, les sondes STEREO observant la face du Soleil non visible depuis la Terre.

 Description de l’instrument WAVES

L’instrument S/WAVES a hĂ©ritĂ© de l’expĂ©rience acquise sur ISEE, Ulysses, WIND, FAST et Cassini.

Il joue un rôle important et unique dans la mission STEREO, en suivant les CMEs depuis leur formation jusque dans l’environnement Terre, permettant ainsi de relier observations coronales et phénomènes se déroulant dans l’environnement de la Terre.

Grâce aux mesures en télédétection des rayonnements électromagnétiques engendrés par la propagation de particules énergétiques de nombreuses caractéristiques du milieu interplanétaire sont déduites (vitesse de propagation des CME, caractéristiques des électrons dans le milieu interplanétaire etc). Les deux sondes permettent de plus de localiser la source des émissions électromagnétiques grâce à la triangulation dans le domaine radio.

Enfin, des mesures in situ du champ électrique du plasma environnant chaque sonde permettent des études sur les couplages entre les ondes et les particules et les processus de transfert d’énergie des petites vers les grandes échelles spatiales.

L’expĂ©rience comprend les diffĂ©rents instruments et sous-systèmes suivants :

  • RĂ©cepteur radio basse frĂ©quence (Low Frequency Receiver – LFR) travaillant dans la bande 2.5kHz-160kHz
  • RĂ©cepteur radio haute frĂ©quence (High Frequency Receiver - HFR) travaillant dans le domaine 125kHz – 16.025MHz
  • RĂ©cepteur Ă  frĂ©quence fixe (Fixed Frequency Receiver – FFR) travaillant Ă  30.025 ou 32.025 MHz
  • Echantillonneur dans le domaine temporel ( Time Domain Sampler – TDS ) qui mesure les formes d’onde (amplitude du champ Ă©lectrique en fonction du temps) sur chacune des trois antennes Ă  des frĂ©quences d’échantillonnage et des largeurs de bandes ajustables.

Une unité centrale (Data Processing Unit – DPU) à bord de chaque satellite contrôle et coordonne les différents instruments.

 Contribution du LESIA et de ses partenaires

Milan Maksimovic (CNRS, Observatoire de Paris, France) est le principal investigateur (PI, en remplacement de Jean-Louis Bougeret ) du projet. S.D. Bale (Université de Berkeley, USA) est Co-PI (en remplacement de Michael Kaiser).

Les instituts suivants ont Ă©tĂ© impliquĂ©s dans le dĂ©veloppement de l’instrument S/WAVES et suivent le dĂ©roulement de la mission :

  • Observatoire de Paris (France) ;
  • University of Minnesota (USA) ;
  • University of California , Berkeley ( USA )
Personnels scientifiques du LESIA impliqués dans S/WAVES (Mise à jour Septembre 2017)
Personnels scientifiques du LESIA impliqués dans S/WAVES
NomResponsabilités
M. Maksimovic Principal Investigateur / Contact Presse
C. Briand Co-Investigateur
B. Cecconi Co-Investigateur
S. Hoang Co-Investigateur
K. Issautier Co-Investigateur
A. Lecacheux Co-Investigateur
N. Meyer-Vernet Scientifique associée
L. Klein Scientifique associé
L. Lamy Scientifque Associé
M. Pick Scientifique AssociĂ©e
A. Zaslavky Scientifique associé

De nombreuses personnes ont Ă©galement participĂ© au dĂ©veloppement de l’instrument depuis les premiers plans vers la fin des annĂ©es 90. Le tableau ci-dessous dresse une liste des personnes qui ont activement participĂ© Ă  la mise au point de l’instrument.

Personnels techniques du LESIA impliqués dans S/WAVES (Mise à jour Septembre 2017)
Personnels techniques du LESIA impliqués dans S/WAVES
NomResponsabilités
B. Manning (décédé) Concepteur et premier chef de projet
N. Monge (retraitée) Chef de projet, tests, intégration et étalonnages
P.L. Astier Mise au point électronique analogique & numérique, tests, intégration et étalonnages
D. Carrière (retraité) Carte analogique
S. Davy (mutation) Equipements de tests
M. Dekhali Mise au point Ă©lectronique analogique & numĂ©rique, logiciel de vol, tests et intĂ©gration
C. Guériau (retraitée) Fabrication et approvisionnement
Q.N. Nguyen Responsable de la chaîne de traitement des données

Documents à télécharger

  • info document (MPEG - 323.9 ko)

    S/WAVES est composé de 3 antennes de 6m.
    Ce film d’animation montre le dĂ©ploiement des antennes de S/WAVES @NASA

  • Orbite des sondes STEREO (MPEG - 2.9 Mo)

    Animation montrant l’Ă©volution des positions des deux sondes par rapport Ă  la Terre depuis le lancement des sondes jusqu’en DĂ©cembre 2008 (@NASA)