Des choses étranges se produisent dans l’atmosphère terrestre aux hautes latitudes. Le midi local, lorsque le Soleil est à son point culminant, un trou en forme d’entonnoir dans le champ magnétique de notre planète passe dans le ciel. Le champ magnétique terrestre nous protège du vent solaire, le flux de particules chargées émis par le soleil. L’écart dans ce champ, appelé bord polaire, permet au vent solaire d’atteindre directement l’atmosphère terrestre.

Les signaux radio et GPS se comportent étrangement lorsque vous voyagez dans cette partie du ciel. Au cours des 20 dernières années, les scientifiques et les opérateurs d’engins spatiaux ont remarqué autre chose d’inhabituel lorsque les engins spatiaux traversent cette région : ils ralentissent.

Les portes des ampoules de traceurs de vapeur s’ouvrent sur une charge utile CREX-2 pendant les tests au centre spatial d’Andøya. crédit : NASA

Mark Condy, physicien à l’Université d’Alaska Fairbanks et chercheur principal pour NasaCusp’s Cusp Area Missile Experience, ou CREX-2, mission de missile de sondage. C’est parce que l’air à la pointe est sensiblement plus dense que l’air ailleurs dans les orbites du vaisseau spatial autour de la Terre. Mais personne ne sait pourquoi ni comment. En comprenant les forces agissant sur la calotte, les scientifiques espèrent mieux anticiper les changements de trajectoires des engins spatiaux.

La charge utile CREX-2 a été lancée avec succès à 3 h 25 HAE le 1er décembre 2021 depuis le centre spatial d’Andøya en Norvège. Le missile de sondage Oriole IV à quatre étages a porté la charge utile à un pic de 392 milles. Les premiers rapports indiquent que le vol a été un succès et que les ampoules transportant les fumées ont été effectuées comme prévu. De bonnes données, y compris des données de l’équipe d’imagerie à la vapeur, ont été reçues.

CREX-2 vise d’abord à mieux connaître les dynamiques à l’avant-garde dans le cadre de Initiative Grand Défi – CUSP En 2019, mais bien que tous les systèmes soient prêts à être lancés, la mission n’a pas du tout commencé. Il y avait peu d’activité solaire à l’époque et, par conséquent, les conditions météorologiques spatiales n’étaient pas propices à la mission pendant la fenêtre de lancement initiale. Les COVID-19[feminine La pandémie a également retardé son voyage. Maintenant, après un retard de près de deux ans, le CREX-2 se prépare à nouveau à voler dans l’espoir de répondre aux questions sur son point de départ. L’équipe est optimiste. Le soleil est dans une phase plus active de son activité cycle naturel Cette fois, augmentant les chances que les conditions météorologiques spatiales soient favorables à leur mission d’étudier une région inhabituellement dense de l’atmosphère.

Alors que la densité de l’atmosphère terrestre diminue rapidement avec l’altitude, elle reste horizontalement cohérente. C’est-à-dire qu’à n’importe quelle altitude donnée, l’atmosphère est approximativement la même densité autour du globe.

Sauf au bord, où à 250 milles d’altitude, il y a une poche d’air une fois et demie plus dense que l’autre air à cette altitude. « Vous ne pouvez pas simplement augmenter la masse dans une zone d’un facteur 1,5 et ne rien faire d’autre, sinon le ciel va tomber », a déclaré Condé. Quelque chose d’invisible sous-tend cette masse supplémentaire, et la mission CREX-2 vise à découvrir exactement de quoi il s’agit.

La mission est conçue pour mesurer les nombreux facteurs qui pourraient expliquer comment l’air dense au bord reste suspendu. Ensuite, a déclaré Conde, les scientifiques pourraient « essayer de déterminer qui fait le travail ».

Une possibilité implique des effets électriques et magnétiques dans l’ionosphère, la couche de la haute atmosphère terrestre qui est ionisée par le soleil, ce qui signifie qu’elle contient des particules chargées électriquement. L’électrodynamique peut soutenir indirectement l’air plus dense, ou elle peut provoquer un échauffement qui génère des vents verticaux pour maintenir l’air plus dense en altitude. CREX-2 contient un ensemble d’outils conçus pour mesurer ces effets.

Une autre explication pourrait être que l’air dans toute la colonne verticale du membre est plus dense que sa circonférence. Empilé au-dessus d’air plus lourd, l’air dense à 250 milles de haut flottera toujours. Mais la présence d’une colonne d’air plus lourde devrait produire des vents horizontaux ou même de type vortex, que le CREX-2 est conçu pour rechercher.

Et vous le ferez avec style. La fusée tirera 20 canettes de la taille d’une canette de soda, chacune avec son propre petit moteur de fusée, dans quatre directions. Les boîtes sont chronométrées pour déchirer à différentes hauteurs. Quand ils explosent, ils libèrent traçage de vapeur Particules souvent trouvées dans les feux d’artifice qui brillent en diffusant la lumière du soleil ou lorsqu’elles sont exposées à l’oxygène – dans une grille tridimensionnelle dans le ciel. Les vents peindront le ciel avec ces nuages ​​brillants, révélant comment l’air se déplace dans cette partie inhabituelle de l’atmosphère.

Les nuages ​​colorés formés en tirant des suiveurs à vapeur à partir de deux fusées permettent aux scientifiques de mesurer la vitesse du vent. Crédit : NASA/Lee Wingfield

Cet aspect du travail nécessite une logistique complexe. « C’est un très gros jeu d’échecs », a déclaré Condé. L’équipe doit voir ces détecteurs de plusieurs points de vue pour acquérir une compréhension globale des modèles de vent. Les scientifiques, dont certains sont des étudiants diplômés, seront postés à travers la Scandinavie pour imager les dispositifs de suivi pendant 20 à 30 minutes. Un étudiant les documentera à partir d’un avion volant depuis Reykjavik, en Islande, et les autres captureront les fusées éclairantes de deux endroits sur l’île norvégienne de Svalbard.

Certaines conditions « modérées » sont nécessaires pour le lancement. Le rebord n’est présent qu’à midi local, mais le ciel doit être sombre pour que la lueur des trackers soit visible. C’est pourquoi CREX-2 sera lancé en plein hiver, alors qu’il y a très peu d’ensoleillement à ces latitudes extrêmes nord.

« Nous faisons une aiguille à aiguille », a déclaré Condé. « Nous obtenons environ une heure ou deux chaque jour lorsque les conditions sont réunies pour faire l’expérience. » Au moins deux stations ont besoin d’une vue claire des traceurs pour collecter suffisamment de données. La fenêtre de lancement pour 2019 était ouverte pendant 17 jours, et aucun d’entre eux n’était adapté au vol CREX-2.

« Le commerce des missiles est un jeu très risqué », a déclaré Condé. « Vous passerez deux ou trois ans à développer une charge utile, mais en fin de compte, tout dépend du choix du moment où appuyer sur le bouton pour capturer le drapeau que vous voulez. » Parfois, ce moment ne vient pas. Conde et l’équipe CREX-2 sont impatients d’une autre opportunité de lancement. « Honnêtement, ça fait du bien », a déclaré Condé. « Pour enfin réessayer – je ne suis pas tout à fait sûr d’avoir les bons mots pour cela. »