Dans notre quotidien, nous nous fions aux prévisions météorologiques pour savoir s’il pleuvra demain. La surveillance et la prévision de la météo spatiale, comme les orages et sous-orages géomagnétiques, sont également vitales pour la sécurité de fonctionnement des satellites hors de l’atmosphère et les conditions de vie des astronautes dans l’espace. Cependant, la météo spatiale est beaucoup plus imprévisible que la météo sur Terre, qui dépend des mesures in situ des paramètres du plasma par les satellites.
Une équipe de recherche, dirigée par le professeur Wang Yuming et le professeur Shan Xu de l’Université des sciences et technologies de Chine (USTC) de l’Académie chinoise des sciences, a développé un spectromètre ionique à basse énergie (LEIS) à bord d’un satellite géosynchrone chinois, le satellite Beidou-3.
Le LEIS est conçu pour mesurer l’énergie ionique par distribution de charge avec de bonnes résolutions énergétique, angulaire et temporelle, ce qui est utile pour la surveillance de la météo spatiale et l’alerte précoce. Récemment, les données scientifiques acquises par le SIEL ont été publiées dans Science Chine Sciences technologiques.
À partir de 2012, l’équipe de recherche a conçu et réalisé la charge utile LEIS répondant aux exigences d’une mission magnétosphérique. Grâce à des simulations et des tests expérimentaux, la charge utile du SIEL a été évaluée et calibrée, et elle a finalement été terminée en 2017. Cette étude précédente a également été publiée dans Science Chine Sciences technologiques et a été favorablement évalué.
« Il est très encourageant de voir le spectromètre ionique compact et performant développé par une université chinoise. Après avoir comparé les paramètres de leur instrument avec des paramètres similaires, ce LEIS montre une capacité supérieure à celle des autres spectromètres », a déclaré l’examinateur.
Animation de l’orbite de BeiDou-3 autour de la Terre. Crédit : Phoenix7777, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons
Depuis 2018, l’équipe travaille sur la recherche et le développement de SIEL pour le satellite BeiDou-3. Sur la base de la charge utile précédente, les chercheurs ont encore élargi la plage de détection du SIEL, amélioré ses résolutions énergétique et angulaire et diminué la dissipation de puissance, la taille et le poids de la charge utile. Le satellite BeiDou-3 a été lancé avec succès en juin 2020 avec le SIEL à bord.
Les observations de la charge utile du SIEL montrent des améliorations des flux d’ions, indiquant les signatures d’éjection d’ions de l’orage ou du sous-orage notable et la charge de surface associée.
Les données quantitatives du flux d’énergie différentiel des ions sont cohérentes avec les résultats précédents de la mission Van-Allen Probes de la NASA, prouvant que le SIEL fonctionne bien. L’examinateur a observé: « Les résultats sont assez intéressants et les données scientifiques acquises sont importantes pour étudier la dynamique des ions magnétosphériques ainsi que pour surveiller l’environnement spatial. »
Les mesures réussies du LEIS donnent un aperçu de la dynamique des ions magnétosphériques liés à la ceinture de rayonnement externe, franchissant une nouvelle étape vers une meilleure compréhension et prévision de la météo spatiale.
Plus d’information:
Xu Shan et al, Premiers résultats du spectromètre ionique basse énergie embarqué sur un satellite géosynchrone chinois, Science Chine Sciences technologiques (2022). DOI : 10.1007/s11431-022-2143-6
RenXiang Hu et al, Un spectromètre ionique à basse énergie avec entrée demi-espace pour vaisseau spatial stabilisé à trois axes, Science Chine Sciences technologiques (2018). DOI : 10.1007/s11431-018-9288-8
Fourni par l’Université des sciences et technologies de Chine