La recherche transatlantique devient céleste
Les tempêtes solaires sont à l’origine des magnifiques aurores boréales qui illuminent le ciel nordique. Mais pour les opérateurs de satellites, ces tempêtes peuvent être un véritable casse-tête extrêmement coûteux. «Les éruptions solaires et les tempêtes géomagnétiques provoquent une augmentation de l’intensité des particules chargées piégées dans le champ magnétique terrestre», explique Geoff Reeves, scientifique au New Mexico Consortium(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) (NMC) aux États-Unis. «Durant les périodes de haute intensité, des charges peuvent s’accumuler à l’intérieur d’un satellite, provoquant essentiellement de petits éclairs qui peuvent détruire les satellites ou, à tout le moins, considérablement perturber les services qu’ils fournissent.» Par exemple, de récentes tempêtes solaires ont perturbé les signaux GNSS(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) émis par les satellites GPS et Galileo(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), entraînant des erreurs dans les calculs de positionnement et, dans certains cas, une perte totale du signal. Le problème est qu’il est pratiquement impossibles de prévoir les tempêtes solaires. «Si nous ne pouvons pas prévoir la météorologie spatiale, nous pouvons en revanche en prévoir la durée et la gravité», explique János Lichtenberger, membre du groupe de recherche spatiale de l’université Eötvös Loránd(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) (ELTE), en Hongrie. «Les opérateurs de satellites peuvent utiliser ces informations pour déployer des mesures d’atténuation efficaces afin de mieux protéger leurs actifs spatiaux.»
Une équipe transatlantique s’attaque à la météorologie spatiale
Pour contribuer à la réalisation de ces prévisions, le NMC et l’ELTE se sont associés dans le cadre du projet FARBES(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) financé par l’UE. Parmi les autres partenaires citons ONERA(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) (France), NKUA(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) (Grèce), IAP(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) (République tchèque) et BAS(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) (Royaume-Uni). «Notre objectif est de permettre aux satellites et aux engins spatiaux d’opérer sans entrave en fournissant des prévisions de l’environnement spatial basées sur des données enregistrées au sol», ajoute János Lichtenberger. L’association des compétences face à ce problème sera extrêmement bénéfique pour les opérateurs de satellites aux États-Unis et en Europe. Le NMC et l’ELTE ont déjà travaillé ensemble sur le projet PLASMON financé par l’UE, qui a développé un modèle d’assimilation de données au sol pour la plasmasphère terrestre. FARBES s’appuie sur cette fructueuse collaboration.
Expertise des deux côtés de l’Atlantique
Pour protéger les équipements, les opérations satellitaires peuvent être reportées ou transférées vers d’autres services avant qu’une tempête solaire ne se produise. Mais cette procédure n’est pas rentable pour les opérateurs. «Les opérateurs de satellites souhaitent savoir pendant combien de temps les ceintures de radiations seront trop intenses pour opérer en toute sécurité, afin de définir le moment où ils pourront reprendre leurs activités normales», souligne Geoff Reeves. En combinant l’expertise du NMC en matière de modélisation avancée de l’environnement spatial proche de la Terre et la riche expérience d’ELTE dans la mesure au sol de la météorologie spatiale, le projet a pu élaborer des prévisions utiles et exploitables pour les opérateurs de satellites en Europe et aux États-Unis. «Au lieu de se concentrer sur les détails, ces mesures au sol permettent d’estimer la durée des périodes les plus dangereuses d’une tempête solaire», explique János Lichtenberger. Le projet prévoit de développer une dizaine de modèles fondés sur des scénarios, que les opérateurs d’engins spatiaux pourront utiliser afin de prédire des informations essentielles telles que le délai avant l’exposition au milieu le plus sévère, l’intensité maximale du flux qui sera atteinte, ainsi que le moment où l’événement prendra fin. Basées sur des pilotes et des mesures au sol de la dynamique de la ceinture de radiation, ces prévisions seront continuellement mises à jour tout au long du déroulement d’un événement solaire.
Un partenaire, et client, américain
Le NMC n’est pas uniquement un partenaire du projet, il est aussi le client de lancement des modèles terrestres du projet. Les modèles de FARBES seront intégrés dans les modèles de rayonnement DREAM3D du NMC, une initiative qui servira également de validateur indépendant du travail du projet. Le projet prévoit également d’intégrer ses travaux au programme Space Safety(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) de l’Agence spatiale européenne(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) et à son projet Space Environment Nowcast and Forecast Development 2 (RB-FAN2), dirigé par l’ONERA. «En intégrant des données réelles au sol dans les prévisions météorologiques spatiales, le projet FARBES a fourni aux opérateurs de satellites un nouvel outil puissant pour protéger leurs équipements spatiaux, et les services qu’ils fournissent, de l’impact dévastateur des tempêtes solaires», conclut János Lichtenberger.
