Des fusées pour détecter le circuit électrique qui alimente les aurores boréales

Une mission de fusée financée par la NASA se dirige vers l’espace pour mesurer le circuit électrique mondial qui se trouve sous les aurores boréales. Lors de son deuxième vol dans l’espace, l’instrument Aurora Current and Electrodynamics Structures II, ou ACES II, sera lancé depuis Andøya Space à Andenes, en Norvège. La fenêtre de lancement s’ouvre le 16 novembre 2022 à 18 h 00, heure locale.

Au-dessus de nous, des électrons de l’espace se déversent dans notre ciel. Au fur et à mesure que les lignes de champ magnétique de la Terre se lissent, elles entrent en collision avec les gaz de notre atmosphère, les faisant briller. Depuis la Terre, les observateurs voient des stries scintillantes de rubis et d’émeraudes : Aurores boréales et Australis, ou les aurores boréales et australes.

Mais l’aurore n’est qu’une partie d’un système beaucoup plus vaste. Comme une ampoule branchée sur une prise électrique, elles sont alimentées par un circuit électrique plus large qui relie notre planète à l’espace proche de la Terre.

« Ce sont ces électrons entrants à haute énergie qui produisent l’affichage auroral que nous connaissons, mais il y a aussi une partie du système qui n’est pas visible », a déclaré Scott Pounds, physicien de l’Université de l’Iowa et chercheur principal d’ACES II. Expédition.

Tout comme les particules chargées affluent vers l’intérieur, un flux de particules chargées s’écoule de notre atmosphère vers l’espace. Ensemble, ce flux entrant et sortant complète un circuit électrique universel connu sous le nom de courant auroral.

L’un des plus grands mystères du flux auroral est ce qui se passe au « point tournant », où l’afflux se termine et l’écoulement commence. Ce changement dans ionosphèreune couche de notre atmosphère qui commence à environ 40 miles de large et s’étend dans l’espace, où les particules chargées et les gaz neutres coexistent et interagissent.

L’ionosphère est comme une ville frontalière animée où des voyageurs de pays différents, ne connaissant pas les coutumes de l’autre, se rencontrent et échangent leurs marchandises. Celles qui viennent d’en haut sont des particules chargées électriquement de l’espace. Ils sont habitués aux chemins de grands espaces ouverts, se heurtant rarement les uns aux autres. elles ou ils charge électrique Il les maintient attachés aux lignes de champ magnétique de la Terre, dont il orbite lorsqu’il descend dans notre atmosphère ou dans l’espace.

Ceux qui arrivent d’altitudes plus basses sont des gaz neutres de notre air. Ils s’écrasent sur des foules denses, faisant des allers-retours des centaines de fois par seconde. Sans charge électrique, ils se déplacent librement à travers lignes de champ magnétique Il est porté par le vent.

Dans l’ionosphère, ces deux groupes fusionnent – entrent en collision, fusionnent et se séparent à nouveau, interagissant de manière complexe. C’est une scène chaotique. Cependant, c’est ce mélange turbulent dans l’ionosphère qui maintient le flux auroral en mouvement.

Jusqu’à présent, la plupart des études sur le flux auroral ont mesuré les entrées et les sorties du haut de l’ionosphère, en faisant des hypothèses simplistes sur ce qui se passe en dessous. ACES II est conçu pour résoudre ce problème, en capturant un « instantané » de l’ensemble du flux auroral à un instant donné. La stratégie consiste à lancer deux fusées : une « haute volée » qui mesure les particules entrant et sortant de notre atmosphère, et une « basse volée » qui sera témoin, en même temps, de l’échange dynamique dans l’ionosphère qui maintient tout en mouvement. .

Au centre spatial Andoya à Andenes, en Norvège, l’ellipse aurorale – « l’anneau » magnétique qui entoure le pôle magnétique nord de la Terre et dans lequel se forment les aurores boréales – passe au-dessus chaque nuit. Pounds et son équipe attendront que l’ovale auroral soit au-dessus de leurs têtes – leur preuve que le courant auroral coule au-dessus de leurs têtes.

L’équipe lancera ensuite l’avion de haut vol, visant une altitude d’environ 255 miles (410 kilomètres). Son objectif est de voir des flux de particules entrer et sortir de notre atmosphère. Environ deux minutes plus tard, ils tireront le jet bas à travers les parties inférieures de l’ionosphère, culminant à environ 99 miles (159 km). Son objectif est de capter l’échange d’énergie qui a lieu au point de basculement, là où le flux entrant se transforme en flux sortant.

La trajectoire des deux missiles est alignée Cosmos et le temps, pour s’assurer qu’ils mesurent différentes parties du même courant. Comme toutes les fusées-sondes, les vols à haute comme à basse altitude prendront leurs mesures et reviendront sur Terre après quelques minutes.

L’appareil ACES a déjà volé une fois auparavant, lancé depuis le Poker Flat Research Range à Fairbanks, en Alaska, en 2009. Là, il a survolé une aurore active et turbulente. C’était comme mesurer la météo pendant une journée particulièrement venteuse.

« Nous avons obtenu d’excellents résultats, mais ce que nous voulons comprendre pour ce voyage, c’est la » condition moyenne «  », a déclaré Pounds. Andøya est située près du pôle nord magnétique de la Terre, ce qui signifie que les aurores les plus douces et les plus courantes qui ne sont pas aussi répandues que l’extrême sud peut plus y accéder.

Si tout se passe comme prévu, ACES II aidera les scientifiques à modéliser le flux auroral dans son ensemble, y compris sa partie la plus difficile : notre ionosphère.

« Ce n’est qu’un cas – il ne répond pas à toutes les questions », a déclaré Pounds. « Mais cela nous donne un point de données dont nous avons besoin. »