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Les cinq petits satellites de la mission
ont été lancés par une fusée Delta 2 le 17
février 2007 à Cap Canaveral (Time History of Events and Macroscale
Interactions during Substorms).
Cette mission, qui comporte aussi des observations coordonnées au
sol, étudiera les processus explosifs appellés sous-orages magnétosphériques.
Ils se produisent à grande distance de la Terre, dans la queue magnétique
qui se forme lors de l'interaction entre le vent solaire et le champ
magnétique terrestre, et sont notamment à l'origine des aurores
boréales et australes.
Aurores boréales et australes
Le vent solaire est un vent de particules chargées (principalement
des électrons et des protons), ou plasma, issu de la couronne solaire.
Son interaction avec le champ magnétique terrestre conduit à la
formation, dans l'environnement lointain de la Terre, d'une queue
magnétique située dans la direction opposée au Soleil. Le vent solaire
transmet des particules et de l'énergie qui s'accumulent dans cette
queue magnétique. Mais plusieurs fois par jour, des événements explosifs
s'y produisent : les sous-orages magnétosphériques. Ceux-ci provoquent
une reconfiguration rapide de la queue magnétique et une forte accélération,
le long du champ magnétique et en direction de la Terre, des particules
chargées. Dans des régions terrestres de haute latitude, ces particules
précipitent soudainement dans la haute atmosphère et engendrent
des aurores boréales et australes intenses pouvant durer d'une dizaine
de minutes à des heures.
Des phénomènes explosifs analogues ont lieu dans d'autres contextes,
notamment dans la couronne solaire, et dans les machines de type
« Tokamaks » destinées à réaliser en laboratoire la fusion contrôlée.
Seulement, les scientifiques ne savent pas encore exactement où
et comment ces sous-orages magnétosphériques se déclenchent.
Tel est l'objectif de la mission THEMIS financée par la NASA dans
le cadre des missions moyennes (MIDEX) qui jusqu'ici n'ont mis en
oeuvre qu'un engin spatial à la fois. Mais pour THEMIS, ce sont
cinq petits satellites équipés d'instruments identiques qui ont
été conçus. Ils seront chacun placés sur une orbite différente,
et à partir de février 2008 les satellites se retrouveront alignés
dans la queue magnétique tous les quatre jours et réaliseront des
mesures coordonnées des décharges électriques et des variations
du champ magnétique.(1) Le Space Science Laboratory (SSL) de l'Université
de Californie à Berkeley (UCB) a proposé la mission THEMIS et a
construit la plupart des instruments embarqués. Les 5 satellites
de THEMIS, et leurs instruments, ont été construits dans un temps
record : le tir aura lieu moins de 4 ans après la sélection.
Participations françaises dans THEMIS
En France l'industriel français 3D Plus et deux laboratoires, le
CETP (CNRS-UVSQ-UPMC) et le CESR (CNRS-UPS), sont impliqués dans
,
mission soutenue par le CNES.
Le CETP (Centre d'Etude des Environnements Terrestre et Planétaires,
Velizy), laboratoire mixte CNRS - Universités "Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines"
et "Pierre et Marie Curie", a été sollicité pour fournir une partie
de ces instruments : les antennes magnétiques destinées à mesurer
les champs magnétiques fluctuants. Le CESR (Centre d'Etude Spatiale
des Rayonnements, Toulouse), un laboratoire mixte CNRS - Université
Paul Sabatier, va élaborer un serveur de données, miroir de celui
de THEMIS. Le CETP et le CESR participeront activement à l'analyse
scientifique des résultats et à leur interprétation. Un industriel
français a fourni les mémoires de bord et les préamplificateurs
associés aux antennes magnétiques (3D Plus(2), Buc). La participation
française a bénéficié du soutien du CNES.
Ces mesures permettront d'effectuer une « coupe radiale » de la
queue magnétique, ce qui est nécessaire pour comprendre l'enchaînement
des processus dynamiques lors des sous-orages, de savoir où se déclenche
le sous-orage et comment la perturbation correspondante se propage.
En complément des mesures in situ par les satellites, un réseau
très complet d'observatoires sol constitué de caméras plein ciel
et de magnétomètres, est en cours d'installation. Le réseau de caméras
donnera une image quasi-instantanée de la localisation et de la
dynamique des aurores qui forment dans l'atmosphère une image des
processus qui se développent dans la queue magnétique de la Terre.
L'atmosphère joue alors un rôle d'écran, analogue à un écran de
télévision sur lequel les électrons accélérés viennent former l'image.
Le réseau de magnétomètres permettra de mesurer les perturbations
du champ magnétique terrestre au niveau du sol lors des sous-orages.
Ce réseau est localisé au Canada et en Amérique du Nord. Une partie
importante de ce réseau est gérée par les professeurs et les élèves
des écoles(3).
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