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Une barrière protège la Terre des électrons tueurs de satellites

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Destinés à percer les secrets des ceintures de radiations entourant la Terre, les deux satellites de la mission Van Allen Probes ont permis aux géophysiciens de découvrir qu'il existait une barrière naturelle empêchant les électrons à hautes énergies de la ceinture externe de Van Allen de rejoindre la Terre. Il existe donc une région autour de notre planète où des satellites pourraient être parqués sur des orbites moins risquées.

Une vue d’artiste de la barrière impénétrable située sur le bord interne de la ceinture externe de radiations de Van Allen. Elle bloque les électrons ultrarelativistes qui se déplacent à une fraction notable de la vitesse de la lumière et les empêche de s’approcher à moins de 11.000 km de la Terre. © Regents of the University of Colorado

C'est l'astrophysicien Thomas Gold qui a proposé en 1959 le terme de magnétosphère pour décrire la région entourant un objet céleste dans laquelle les phénomènes physiques sont dominés ou organisés par son champ magnétique. Celle de la Terre est étudiée par des sondes et des satellites depuis les débuts de l'ère spatiale. Dès 1958, à l'occasion du lancement du premier satellite américain, Explorer 1, on a ainsi découvert l'existence des fameuses ceintures de Van Allen. En 2012, deux satellites constituant la mission Radiation Belt Storm Probes (RBSP) ont été mis en orbite avec pour but l'étude spécifique de ces ceintures. Il faut dire qu'il s'agit d'un objectif militaire stratégique depuis les années 1960.

En effet, les particules chargées que l'on trouve dans la magnétosphère, tels les électrons tueurs, sont en mesure de perturber gravement les satellites qu'ils soient civils ou militaires, en particulier à l'occasion des colères du Soleil. Des explosions d'armes nucléaires ont d'ailleurs été réalisées au cours de ces périodes créant temporairement des ceintures de radiations artificielles qui se sont révélées capables de neutraliser des satellites ennemis. Comprendre tous les détails du comportement des particules chargées dans la magnétosphère de la Terre est donc d'une importance cruciale pour protéger les satellites ou, au contraire, les anéantir.

Les satellites de la mission Van Allen Probes, conçus pour résister aux rayons cosmiques, ont déjà permis de découvrir l’occurrence d’une troisième ceinture de Van Allen transitoire comme l’explique cette vidéo. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle avec deux barres horizontales en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Il faut ensuite cliquer sur l’écrou à droite pour obtenir « Traduire les sous-titres ». Cliquez pour faire apparaître le menu du choix de la langue, choisissez « français », puis cliquez sur « OK ». © Nasa Goddard, YouTube

Une zone protégée des radiations de la ceinture de Van Allen

Les géophysiciens externes qui s'occupent de l'étude des ceintures de Van Allen viennent toutefois de publier dans Nature des résultats intéressants en utilisant les mesures fines qui ont été permises par les instruments à bord des deux satellites de RBSP rebaptisés Van Allen Probes. On savait depuis longtemps que les ceintures de radiations sont doubles et qu'elles forment deux sortes de tores emboîtés enserrant la Terre autour de son équateur. Il y a celle qui s'étend entre 700 et 10.000 km d'altitude et qui renferme essentiellement des protons et celle, riche en électrons de hautes énergies, qui occupe une région entre 13.000 et 65.000 km. Mais ce que les chercheurs viennent de découvrir c'est que le bord intérieur de la ceinture externe de Van Allen se comporte comme une barrière extrêmement efficace empêchant ces électrons à hautes énergies de s'approcher à moins de 11.000 km de la surface de la Terre. Selon l'un des auteurs de cette découverte, le géophysicien John Foster : « c'est un phénomène particulièrement marqué, très rare et inhabituel. Cela nous apprend que si vous placez en orbite derrière cette barrière impénétrable un satellite ou même une station spatiale habitable, ils auront une durée de vie bien plus longue. C'est une bonne chose à savoir ».

Les chercheurs sont restés perplexes devant cette barrière. Mais ils pensent pouvoir l'expliquer. Ils ont écarté l'hypothèse qu'elle serait due au champ magnétique de la Terre. Il semble cependant qu'elle soit reliée au phénomène dit de souffle plasmasphérique. Ce terme désigne des ondes électromagnétiques de très basses fréquences qui se propagent dans la plasmasphère de la Terre, une région de la magnétosphère constituée d'un plasma froid au-dessus de l'ionosphère. Elles donnent un bruit blanc sonore lorsqu'on les écoute avec un dispositif adéquat, d'où leur appellation.

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