Une nouvelle modélisation promet de futures prévisions météorologiques spatiales précises
Le Soleil émet en permanence un flux ininterrompu de plasma, ou particules chargées, dans l’espace en même temps que la lumière. Ce vent solaire interagit avec le champ magnétique de la Terre, provoquant des tempêtes spatiales. «Tout comme nous sommes préoccupés par les conditions météorologiques extrêmes sur Terre, nous sommes également de plus en plus préoccupés par les conditions météorologiques extrêmes dans l’espace», explique Minna Palmroth, coordinatrice du projet PRESTISSIMO de l’Université d’Helsinki, en Finlande. «Le nombre de lancements de satellites a augmenté de façon exponentielle au cours des dernières années. Tout comme les opérateurs de transport maritime doivent connaître les conditions météorologiques en mer, les opérateurs de satellites doivent connaître la météo spatiale, afin de protéger leurs actifs.» La dépendance de notre société à l’égard des technologies spatiales n’a cessé de croître, et elle est donc plus sensible à la météorologie spatiale qui intervient à quelque 100 km et plus au-dessus du sol. Les tempêtes spatiales peuvent affecter tous les signaux radio utilisés par les avions, les satellites, les téléphones mobiles et les systèmes radar, etc.
Prévoir la météo spatiale
Malgré l’impact croissant de la météorologie spatiale sur nos vies, notre connaissance de ce qui se passe au-dessus de notre atmosphère demeure à ce jour assez limitée. La météorologie terrestre, qui concerne une couche d’environ 10 km d’épaisseur autour de notre planète, est suivie par des millions de stations et d’appareils météorologiques. Rien de tel n’existe pour la météorologie spatiale, qui concerne un volume plusieurs millions de fois plus grand. L’élaboration d’une image précise de la météorologie spatiale s’est, par conséquent, appuyée sur la modélisation informatique. «En tant que post-doctorante au début des années 2000, j’étais frustrée de constater que même la modélisation de pointe n’était pas très précise», fait remarquer Minna Palmroth. «Nous pouvions expliquer comment le champ magnétique de la planète détourne le flux de vent solaire devant nous, de la même manière qu’un rocher détourne l’eau d’un ruisseau, mais nous étions toujours incapables de répondre à de nombreuses questions fondamentales.» En 2007, Minna Palmroth a reçu une subvention du Conseil européen de la recherche (CER) pour créer un nouvel outil de modélisation de pointe. C’est ce qui est devenu le simulateur Vlasiator, développé en anticipant la puissance de calcul des superordinateurs modernes.
Un espace multidimensionnel
La première version de Vlasiator a été achevée en 2012. Le projet PRESTISSIMO, lancé en 2016 et également financé par le CER, avait pour vocation d’augmenter encore la capacité de cet outil de modélisation, afin de mieux visualiser la dynamique de la météorologie spatiale. En conséquence, Vlasiator est désormais capable non seulement de localiser le positionnement des particules, mais également de cartographier leur vitesse et leur direction de déplacement dans l’espace tridimensionnel. Une telle précision a donné à Minna Palmroth la possibilité d’examiner en détail les phénomènes complexes de météorologie spatiale, et notamment la magnétoqueue générée par le champ magnétique de la face sombre de la Terre. Celle-ci se détache environ une fois par jour, et flotte dans l’espace. La dynamique de la raison pour laquelle la magnétoqueue se brise est restée une source de controverse académique pendant un demi-siècle. «Grâce à notre modèle, nous avons pu expliquer exactement pourquoi cela se produit», ajoute Minna Palmroth. Nous devrons toutefois attendre encore un peu pour connaître la réponse, car les résultats devront d’abord être publiés dans une revue scientifique à comité de lecture.
Une modélisation satellitaire précise
Une modélisation précise de la météorologie spatiale sera d’une grande utilité pour les nombreuses industries qui dépendent d’une manière ou d’une autre des satellites et des ondes radio. Ces progrès permettront également d’élargir notre compréhension de l’Univers; Minna Palmroth prédit que de nombreux processus actuellement modélisés pourraient s’appliquer à d’autres planètes et même à des étoiles. «Le simulateur de modèle est maintenant prêt», déclare Minna Palmroth. «Pour les scientifiques, je pense que cela pourrait être potentiellement révolutionnaire.»
Mots‑clés
PRESTISSIMO, espace, satellites, radio, solaire, Vlasiator, météorologie, Soleil, Terre