Une équipe de recherche de l’Institute of Space-Earth Environmental Research (ISEE) de l’Université de Nagoya au Japon a utilisé un capteur fabriqué par Aichi Steel Corporation pour construire un magnétomètre à capteur magnéto-impédance (MIM) qui mesure les variations du champ géomagnétique terrestre.
Étant donné que les fluctuations géomagnétiques sont étroitement liées aux phénomènes qui se produisent dans l’espace extra-atmosphérique, les chercheurs en physique de la haute atmosphère et en physique spatiale peuvent utiliser le MIM pour déterminer l’état de la météo spatiale depuis le sol sans utiliser de satellites. Ils ont rapporté les résultats dans le Journal of Geophysical Research: Space Physics.
« Ces dernières années, les voyages spatiaux des particuliers sont devenus plus courants. En outre, les projets de passerelle conjoints Japon-États-Unis-UE pour construire une station spatiale en orbite lunaire ont été lancés », explique l’auteur principal Masahito Nosé. « Par conséquent, nous avons besoin de plus d’informations météorologiques spatiales en temps réel pour savoir ce qui se passe dans l’espace pour la sécurité et la maintenance des engins spatiaux. »
Bien que les gens imaginent souvent que l’espace est un vide, il est rempli de plasma spatial, composé de particules chargées maintenues dans un gaz chaud. Lorsque ces particules interagissent avec le champ magnétique terrestre, elles provoquent des effets de « météo spatiale », tels que des tempêtes géomagnétiques ou des aurores spatiales, qui peuvent affecter les satellites, les stations spatiales et les astronautes. Malgré l’importance de la surveillance de la météo spatiale, il est difficile pour un appareil de rester dans l’espace et de surveiller en permanence l’environnement spatial.
D’autre part, les changements environnementaux qui se produisent dans l’espace peuvent être observés depuis le sol car ils sont transmis sous forme d’ondes électromagnétiques le long du champ magnétique terrestre. Malheureusement, les approches standard pour faire de telles observations ne fonctionnent pas toujours car il est nécessaire de capturer de faibles fluctuations de champ magnétique, souvent une fraction de la taille du champ magnétique terrestre.
Le professeur agrégé Nosé de l’ISEE, en collaboration avec Aichi Steel Corporation, a développé un système peu coûteux pour mesurer le champ magnétique terrestre en utilisant l’effet de magnéto-impédance (MI), qui a été découvert en 1993 à l’Université de Nagoya. Bien que le capteur d’Aichi Steel Corporation ne mesurait à l’origine que les composants AC du champ géomagnétique, les chercheurs ont mis en place un circuit à boucle verrouillée à flux magnétique dans le capteur MI pour étendre la plage de mesure.
Le MIM nouvellement développé convient aux observations de phénomènes tels que les tempêtes générées par une augmentation de la pression dynamique du vent solaire et des pulsations géomagnétiques de longue période. Il est également léger, économe en énergie et relativement peu coûteux. Cela devrait faciliter la construction d’un réseau d’observation multipoint, ce qui pourrait accélérer la surveillance de l’environnement spatial et la recherche sur la météo spatiale.
Nosé a installé le MIM pendant un mois d’observation continue à l’observatoire de Mineyama pour des observations expérimentales sur le terrain près de Kyoto, au Japon. Bien que les faibles fluctuations géomagnétiques soient difficiles à capturer, il a identifié celles qui correspondent à environ 1/100 000e de la taille du champ magnétique terrestre.
« Divers phénomènes qui se produisent dans l’espace sont transmis sous forme d’ondes électromagnétiques dans un plasma le long du champ magnétique de la Terre, provoquant de faibles fluctuations géomagnétiques au sol. Par conséquent, en utilisant le capteur magnétique développé dans cette recherche, il est possible d’étudier les phénomènes se produisant dans l’espace sans quitter le sol », explique Nosé.
« Ces fluctuations géomagnétiques reflètent l’énergie électromagnétique dans l’espace qui est liée à des phénomènes tels que la génération d’aurores et le poids et la densité du plasma dans l’espace. Nous espérons qu’une analyse détaillée conduira au développement d’une surveillance en temps réel de l’environnement spatial. et l’avancement de la recherche sur la météo spatiale. »
Plus d’information:
Masahito Nosé et al, Application du capteur de magnéto-impédance (MI) aux mesures de champ géomagnétique, Journal of Geophysical Research: Space Physics (2022). DOI : 10.1029/2022JA030809