Nanosatellites de l’ESA pour étudier le champ magnétique terrestre
L’Agence spatiale européenne (ESA) a annoncé le lancement de la mission NanoMagSat, qui vise à cartographier le champ magnétique terrestre.
Notre planète est entourée par le champ magnétique terrestre, généré par les mouvements du noyau et qui nous protège des vents solaires et des rayons cosmiques. Cependant, ce champ est soumis à de nombreuses variations provenant de nombreuses sources : mouvements du noyau terrestre (responsables des changements à long terme du champ magnétique et même de l’inversion des pôles), interactions avec les vents solaires, marées, activités humaines, etc. En cas d’orage magnétique, l’instabilité provoquée par les vents solaires peut entraîner des perturbations dans les réseaux de transmission d’énergie et les systèmes de positionnement, ainsi qu’une exposition accrue des satellites aux particules ionisantes.
L’analyse du champ magnétique terrestre est donc primordiale dans de nombreux secteurs.
« Cette étude présente avant tout un intérêt scientifique majeur », souligne Jean-Michel Léger, responsable du programme « Applications spatiales » au CEA. « Il s’agit de mieux comprendre notre planète et son évolution à travers le prisme de son champ magnétique, et d’utiliser ces mesures pour la navigation magnétique ou pour en déduire des informations sur la température et la salinité des océans. »
De la mission Swarm à NanoMagSat
Ce domaine est actuellement étudié à l’aide d’observatoires magnétiques au sol, de magnétomètres à bord des avions de ligne et de la mission spatiale Swarm de l’Agence spatiale européenne (ESA). Lancée en 2013, Swarm est composée de trois mini-satellites, chacun équipé de magnétomètres déjà développés par le CEA-Leti.
« Nous nous sommes appuyés sur les premiers retours d’expérience de Swarm pour identifier des pistes d’analyse », explique Jean-Michel Léger. « C’est ce qui nous a amenés à proposer une nouvelle mission.
En 2014, le projet NanoMagSat a été porté par le CEA-Leti et l’Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP), avec le soutien du Centre national d’études spatiales (CNES). En 2019, le consortium a répondu avec succès à un appel d’offres de l’ESA pour un programme de trois ans doté d’un budget de trente millions d’euros.
Une constellation de trois nanosatellites en orbite terrestre basse
La mission NanoMagSat consiste en trois satellites « 16U Cubesat », c’est-à-dire des nanosatellites pesant environ 25 kg contre 470 kg pour chaque satellite Swarm. La moitié du volume du nanosatellite sera occupée par une perche déployable, laissant peu de place à l’instrumentation.
« Les équipes du CEA-Leti ont travaillé à la miniaturisation des magnétomètres pour les adapter à ces conditions », précise Jean-Michel Léger. « Les instruments embarqués permettront non seulement de prolonger les mesures effectuées dans le cadre de Swarm, mais aussi de recueillir des informations sur la météorologie spatiale. Les magnétomètres ont été améliorés, tant en termes de résolution que de fréquence d’acquisition des données. Ils seront accompagnés de caméras stellaires et d’un banc optique dans la charge utile ainsi que d’une sonde de Langmuir multi-aiguilles, entièrement gérée par le CEA-Leti. »
« Outre l’optimisation des instruments, nous avons également optimisé la configuration de la constellation », ajoute Jean-Michel Léger. « Contrairement à Swarm, deux satellites seront positionnés en orbite basse, avec une inclinaison de 60°, afin d’améliorer la couverture spatio-temporelle en revisitant plus rapidement des zones géographiques à différentes heures locales. »
En 2022, l’ESA a demandé au consortium NanoMagSat de réaliser une étude de réduction des risques, notamment autour de la perche déployable. Avec le succès de cette phase, l’agence a approuvé la poursuite du projet, donnant ainsi le coup d’envoi de la mission. Une bonne nouvelle pour les équipes impliquées qui se projettent déjà dans l’échéance finale : le lancement des satellites est prévu pour la fin de l’année 2027.
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