La mission multi-satellite MMS Le lancement de la mission MMS

La mission multi-satellite MMS
Le lancement de la mission MMS (Magnetospheric Multi-Scale) par une fusée Atlas
V est prévu le 12 mars prochain, à Cape Canaveral, en Floride. Il s’agit d’un
ensemble de quatre satellites, équipés d’instruments identiques, qui effectueront des
mesures des particules chargées et des champs électromagnétiques dans
l’environnement lié au champ magnétique de la Terre, la magnétosphère. L’objectif
principal de la mission est l’étude de la reconnexion magnétique, un processus
fondamental qui permet de transférer l’énergie magnétique aux particules chargées
sous forme de chauffage et d’accélération.
Cadre de réalisation
MMS est une mission financée par la NASA qui a sélectionné l’équipe SMART
(Solving Magnetospheric Acceleration Reconnection, and Turbulence) conduite par
le Southwest Research Institute (SWRI) de San Antonio (Texas) pour la mettre en
œuvre. Les quatre satellites ont été construits, intégrés et testés au Goddard Space
Flight Center (GSFC) de la NASA situé à Greenbelt (Maryland). Ce centre a aussi la
responsabilité des manœuvres des satellites. La planification des campagnes
scientifiques et les commandes des instruments seront assurées par le centre
opérationnel scientifique de la mission (SOC) géré par le Laboratory of Atmospheric
and Space Physics (LASP) de l’université du Colorado à Boulder.
L’équipe de la mission MMS est composée de nombreux laboratoires américains
ainsi que de partenaires européens et japonais. Les laboratoires contribuant à la
mesure des champs électrique et magnétique sont regroupés au sein d’un
consortium « Fields » piloté par l’institute for the study of Earth, Oceans and Space
de l’université du New Hampshire. Au sein de ce consortium, le Laboratoire de
Physique des Plasmas (LPP, UMR7648), laboratoire mixte de recherche CNRS /
Ecole Polytechnique / Sorbonne Universités UPMC / Univ. Paris Sud / Observatoire
de Paris, fourni les antennes magnétiques appelées SCM (search-coil
magnetometer) destinées à mesurer les champs magnétiques fluctuants, ainsi que
leur logiciel de calibration.
L’Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP, UMR 5277) de
Toulouse, laboratoire mixte CNRS / Univ. Paul Sabatier, a lui participé à la réalisation
d’un des instruments servant à la détection des particules chargées. Le LPP et
l’IRAP participeront activement à l’analyse scientifique des résultats et à leur
interprétation.
Un industriel français (3D plus, Buc) a réalisé les préamplificateurs associés aux
antennes magnétiques conçus au LPP. Les participations françaises ont bénéficié du
soutien du CNES
Objectifs scientifiques
Le phénomène de reconnexion magnétique est considéré comme étant présent à
différentes échelles au sein de l’univers (noyau actif de galaxie, pulsar, disque
d’accrétion stellaire, éruption solaire, magnétosphère planétaire, ...). Il est un des

mécanismes possibles pour transférer l’énergie du champ magnétique aux particules
chargées sous forme d’énergie thermique (chauffage) et cinétique (accélération). Il
joue un rôle crucial dans les échanges d’énergie entre le Soleil et notre planète. Il est
aussi étudié en laboratoire notamment dans le contexte des recherches sur la
stabilité du confinement du plasma par le champ magnétique utilisé dans les
réacteurs de fusion (tokamaks). Par ailleurs, de nombreuses études théoriques et
numériques sont menées, notamment au LPP et à l’IRAP, pour mieux comprendre
ce phénomène.
L’objectif de MMS est d’étudier in situ la reconnexion magnétique, l’accélération des
particules et la turbulence plasma à l’échelle des électrons dans la magnétosphère
terrestre. Dans ce milieu, les collisions entre particules sont si rares qu’elles ne
peuvent assurer la dissipation d’énergie nécessaire au mécanisme de reconnexion
magnétique.
A l’instar de la mission européenne Cluster, les quatre satellites de la mission MMS
évolueront en formation tétraédrique et fourniront des mesures tri-dimensionnelles du
plasma et des champs électromagnétiques. Grâce à des mesures des particules de
très haute résolution temporelle (30 ms pour les électrons et 150 ms pour les ions) et
à des distances inter-satellites de l’ordre de 10 à 100 km, la mission MMS permettra
de suivre la dynamique rapide des électrons et de comprendre leur rôle dans le
processus de reconnexion magnétique et de libération brutale d’énergie dans les
plasmas chauds astrophysiques et de laboratoire.
Contact :
Olivier Le Contel (Responsable scientifique SCM,
[email protected]
Paul Leroy (Responsable technique SCM), [email protected]