Airbus Defence and Space

Swarm - Porter un nouveau regard sur la Terre

L’importance du magnétisme

Fabriquée par Airbus Defence and Space, la mission Swarm de l’Agence spatiale européenne (ESA) mesurera le champ magnétique de la Terre avec une précision sans précédent. Les trois satellites Swarm évolueront en formation triangulaire, afin d’élaborer une carte complète du champ géomagnétique et de son évolution. Les satellites étudieront les processus internes de la Terre, du noyau à la croûte, mais également les phénomènes qui se produisent de la surface de la planète jusque dans l’espace pour examiner la « bulle » magnétique qui entoure la Terre : la magnétosphère. Les instruments embarqués par les trois satellites mesureront également la traînée et la densité de l’atmosphère.

Quatrième mission « Earth Explorer » de l’ESA après GOCE, SMOS et CryoSat, Swarm présente un grand intérêt non seulement pour la communauté scientifique, mais également pour chacun d’entre nous. Une meilleure compréhension du champ géomagnétique permettrait d’améliorer la navigation maritime et aérienne, et de prévoir les effets de l’activité solaire. Nous avons également besoin de savoir comment évolue le champ magnétique et de connaître les conséquences d’une éventuelle inversion.

« Swarm nous permettra de porter un nouveau regard sur la Terre », annonce Ralph Cordey, Directeur des Sciences et de l’Exploration chez Airbus Defence and Space au Royaume-Uni. « La constellation percera les mystères de nombreux processus internes et externes de notre planète, ce que nous n’avons tout simplement pas pu faire jusqu’à présent à l’échelle globale avec une telle résolution ».

« La mission Swarm livrera des informations inédites sur les propriétés de notre noyau et sur la génération du champ magnétique de notre planète, et associera ces données aux propriétés de la magnétosphère de la Terre », ajoute Ralph. « Elle réalisera donc plusieurs missions inédites en une ».

Aimant géant

Schématiquement, la Terre est un immense aimant flottant dans l’espace. Les marins ont utilisé des compas pendant des siècles pour exploiter ces propriétés - certains éléments permettent même d’affirmer que les marins chinois se servaient déjà de compas il y a 3 000 ans. Il est d’ailleurs pour le moins surprenant que, malgré l’arrivée du GPS, nous utilisions toujours des compas aujourd’hui. En mer comme dans les airs, le compas demeure le moyen primaire de navigation, en particulier lorsque les conditions météorologiques sont mauvaises et que les signaux GPS sont susceptibles de se perdre.

Mais contrairement à un aimant, le champ magnétique de la Terre évolue en permanence. Le nord magnétique diffère de celui du pôle, et change constamment de position. Même si ces fluctuations font encore l’objet de nombreuses interrogations, nous savons toutefois qu’elles résultent de la génération du champ magnétique dans le noyau de la Terre.

De plus en plus de géologues s’accordent aujourd’hui à dire que le noyau est constitué de deux parties : un noyau interne composé de fer solide, et un noyau externe constitué de fer liquide, en mouvement perpétuel. La communauté scientifique considère que ce sont ces turbulences qui induisent l’altération du champ géomagnétique.

En conséquence, les cartes du champ géomagnétique - tout comme les cartes produites pour la navigation aérienne et maritime - doivent être officiellement ajustées tous les cinq ans. Les informations transmises par Swarm serviront à améliorer les simulations informatiques du champ géomagnétique, et nous éclaireront sur le pourquoi et le comment de cette évolution.

Le champ magnétique présente également des zones de force et de faiblesse spécifiques. Par exemple, dans une région de l’hémisphère Sud appelée « Anomalie de l’Atlantique Sud », le champ est particulièrement faible. Au cours des 150 dernières années, l’ensemble du champ géomagnétique s’est dégradé d’environ 10 %. A terme, probablement dans plusieurs milliers d’années, il pourrait même s’inverser.

Les satellites Swarm nous permettront également d’en savoir plus sur la structure de la Terre, car le champ magnétique part du noyau, traverse le manteau avant d’atteindre la surface de la planète. Or, le manteau est constitué de roches présentant une conductivité électrique qui fausse le signal magnétique. La compréhension de l’effet de cette distorsion sur le signal magnétique livrera donc aux scientifiques des informations sur la structure du manteau inférieur.

Météorologie spatiale

solar windLe Soleil « bombarde » continuellement la Terre d’un flux de particules chargées, appelées « vent solaire », et d’éruptions solaires occasionnelles plus violentes. Nous pouvons parfois observer cette activité lors des spectaculaires aurores australes et boréales. Cette interaction entre le Soleil et la Terre est appelée « météorologie spatiale », et c’est précisément la magnétosphère qui nous protège de ses pires effets. C’est elle qui rend possible la vie sur notre planète et qui permet à notre atmosphère de ne pas « se déchirer ».

Les tempêtes solaires peuvent provoquer des perturbations électriques dans la magnétosphère, avec des effets potentiellement néfastes sur les satellites en orbite, les communications et même les réseaux électriques terrestres. La capacité de prévoir la météorologie spatiale prend de plus en plus d’importance. La communauté scientifique européenne entend utiliser Swarm pour modéliser encore plus précisément l’activité solaire et son influence sur la Terre. Il est également prévu de coordonner Swarm avec des missions précédentes, comme le quatuor de satellites Cluster, fabriqué par Airbus Defence and Space pour l’ESA, déjà dédié à l’étude de la magnétosphère terrestre, et le doublet STEREO (Sun TErrestrial RElations Observatory) de la NASA, qui examine le Soleil.

A court terme, les scientifiques espèrent pouvoir utiliser la combinaison de ces satellites pour suivre de grands événements météorologiques spatiaux, notamment ceux qui sont susceptibles de nuire aux systèmes électriques terrestres et aux satellites. A plus long terme, ils prévoient d’élaborer des modèles informatiques bien plus précis de l’environnement spatial, afin de contribuer à prévoir l’incidence future de la météorologie spatiale. Tous les produits dérivés pourraient bénéficier aux opérateurs de satellites, ainsi qu’aux compagnies d’électricité et aux sociétés de télécommunications.

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