[News] En Arctique, des radars à commande de phase font progresser la recherche spatiale circumterrestre

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Redbran
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[News] En Arctique, des radars à commande de phase font progresser la recherche spatiale circumterrestre

Message par Redbran » 20/03/2018 - 12:00:10


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©EISCAT
L'infrastructure de radar du projet EISCAT3D, financé par l'UE, est extrêmement prometteuse, mais la précision et l'efficacité du système s'avèrent primordiales. Le projet EISCAT3D_PfP, récemment achevé, a démontré la viabilité de l'initiative et l'a fait passer dans la phase de mise en œuvre.

La puissante infrastructure de recherche d'EISCAT3D utilise des observations radar pour étudier comment l'atmosphère terrestre est couplée à l'espace entourant la planète. Plus largement, elle peut également bénéficier à l'étude du système solaire et à la radioastronomie. Utilisant une technologie informatique polyvalente, elle apportera également sa contribution à de nouveaux domaines de recherche, tels que les mesures sur les micrométéores et l'imagerie des astéroïdes.

Baptisée EISCAT3D_PfP, la phase de mise en œuvre du projet, qui s'est récemment achevée, a établi l'approche nécessaire pour qu'EISCAT3D effectue des mesures tridimensionnelles détaillées sur la portion ionisée de la haute atmosphère.

Des radars d'une plus grande portée

L'outil d'EISCAT3D a été installé dans une région où le couplage entre l'atmosphère et l'espace est le plus direct et le plus dynamique: la zone aurorale nocturne de l'Arctique fenno-scandinave. Comme l'explique le coordinateur du projet, le Dr Craig Heinselman, «Lorsque nous observons l'aurore ou la mesurons avec des instruments optiques, nous voyons les effets de particules chargées guidées en partie par le champ magnétique terrestre, lorsqu'elles libèrent de grandes quantités d'énergie et de mouvement dans la partie supérieure de l'atmosphère neutre. Même si c'est impressionnant à voir, cela ne constitue qu'une partie de l'histoire car l'énergie va également ioniser l'atmosphère.»

EISCAT3D permettra aux scientifiques d'observer les effets de cette ionisation de l'atmosphère et d'utiliser les ions et électrons comme traceurs des processus qui la dirigent, tels que les champs électriques. On espère que le suivi de ces phénomènes au fur et à mesure qu'ils se déroulent permettra de mieux comprendre où va l'énergie, comment elle interagit de façon plus large avec le système et quel en sont les conséquences.

Le projet repose sur des radars à commande de phase. En modifiant l'électronique des radars à la fois pour la transmission et la réception, ceux-ci pourront très rapidement changer de direction. Ils sont ainsi capables de modifier la direction de leurs observations tous les 1/1000 ème de seconde. Cela contraste avec les radars hémisphériques classiques, qui exigent de puissants moteurs électriques pour tourner leurs lourdes antennes vers des directions différentes.

Deux des antennes d'EISCAT3D seront d'autre part en réception seule. En plus de suivre le mouvement rapide du faisceau de l'émetteur, elles seront ainsi capables d'observer dans 100 directions différentes à la fois. Elles pourront simultanément capter les signaux émis à toutes les altitudes, et pas seulement à une altitude unique comme cela est le cas avec certains systèmes en cours d'exploitation.

Des innovations pour la recherche sur l'espace circumterrestre

L'un des principaux défis surmontés par le projet EISCAT3D_PfP a été le développement d'un système doté de capacités informatiques suffisantes pour satisfaire au cahier des charges. Comme s'en souvient le Dr Heinselman, «Quand l'étude de conception a été menée, il n'était tout simplement pas possible de traiter 100 faisceaux étroits en réception, ce qui fait que la conception initiale n'en comportait que sept. Heureusement, les progrès réalisés, particulièrement dans le domaine des circuits logiques FPGA (field programmable gate array), ont permis de traiter ces 100 faisceaux de façon pratique et abordable.»

Étant donné la précision des mesures nécessaires, un autre défi a consisté à construire un système dont les horloges informatiques internes ne génèrent pas de parasites susceptibles de saturer les signaux à mesurer. Il s'agissait d'une tâche extrêmement complexe car les signaux reçus par les radars, lorsqu'ils sont associés, sont plus faibles d'environ 20 ordres de grandeur que le signal transmis (soit 0.000000000000000001%). Pour atteindre cet objectif, il a non seulement fallu une conception soignée, mais également que l'équipe du projet réalise des tests approfondis.

EISCAT3D_PfP a maintenant démontré la faisabilité des objectifs du projet EISCAT3D et l'a fait progresser vers sa phase de mise en œuvre. Les systèmes d'EISCAT3D devraient être mis à la disposition des scientifiques d'ici la fin 2021.

Se tournant vers l'avenir, le Dr Heinselman déclare, «Comme EISCAT3D est un instrument scientifique destiné à la recherche, il est difficile de dire sur quoi déboucheront ces travaux. On peut cependant estimer qu'un domaine très prometteur concerne les fondements scientifiques des prévisions des effets de la météorologie spatiale. Ces effets ont un impact croissant sur notre société, qui est de plus en plus dépendante des technologiques spatiales.»

Pour plus d'information voir: https://eiscat3d.se//

Source: © Union européenne, [2018] / CORDIS

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