Surveillance de l'Environnement de Propagation Ionosphérique – SEPI

La compréhension de la météorologie de l'espace et des perturbations du couple ionosphère-magnétosphère est un enjeu majeur pour de nombreux acteurs et institutions. Les industries, agences et instituts de recherche spatiaux font face à des exigences techniques de plus en plus poussées pour le design de leurs satellites, instruments et chaînes de traitement de données, rendant ceux-ci plus vulnérables aux perturbations. La Défense doit assurer la meilleure utilisation de ses outils tactiques de communication. Les compagnies aériennes, utilisant les communications HF, sont également touchées par les perturbations iono-magnétosphériques.
C'est pourquoi la recherche est active en météorologie de l'espace, à l'instar des programmes "Living With a Star" de la NASA, "Space Situational Awareness" de l'ESA et le programme FP7 de l'UE. Ainsi, NOVELTIS a pu utiliser son expertise en assimilation de données et son expérience de la dynamique de l'ionosphère dans les projets européens SOTERIA ("Solar Terrestrial Investigation and Archives") et eHEROES ("Environnement for Human Exploration and Robotic Experimentation in Space").
Le projet SEPI (Surveillance de l’Environnement de Propagation Ionosphérique) a une dimension duale : étudier les conséquences des perturbations iono/magnétosphériques dans les milieux spatial et intra-atmosphérique. Afin de poser les bases d'un système de surveillance de l'ionosphère, SEPI propose de concevoir un système de surveillance des conditions de propagation des ondes EM (Electro-Magnétiques). Cet outil aura pour but de répondre à de nombreux enjeux socio-économiques et militaires : la Défense (communications HF), les compagnies aériennes (sécurité des vols et du personnel naviguant) et les missions d'observation de la Terre (conception et utilisation des RADARs en bande P).
Deux approches ambitieuses ont été choisies : la détection des perturbations ionosphériques et la réactualisation du canal de propagation.
La détection des perturbations ionosphériques répondra à des besoins scientifiques et utilisateurs pour les applications décrites précédemment. Les paramètres clés à étudier sont l'ionisation soudaine de la région D, les compressions du champ magnétique, les précipitations de particules ainsi que les scintillations ionosphériques. De nombreux moyens d'observations sont exploitables : satellites géostationnaire ou orbite basse, radar HF, ionosondes, ISM, magnétomètres, analyse GPS, etc. Deux moyens de mesure sont particulièrement innovants et présentent un verrou scientifique et technologique à lever. Premièrement, l'exploitation des réseaux GPS permet d'analyser la dynamique ionosphérique sur tout le globe : nous étudierons les modifications de l'ovale auroral (intensification, extension). Enfin, l'utilisation de mesures locales du champ géomagnétique pourrait permettre de caractériser localement l'impact des perturbations des conditions de propagation ionosphériques.
La réactualisation du canal de propagation HF répond à des besoins spécifiques de la Défense. L'objectif est d'utiliser les signaux HF d'opportunité pour caractériser le canal lors des PIDB (Perturbation Ionospherique à Début Brusque). Nous utiliserons une base unique de spectres HF mesurés par la DGA afin d'étudier les sources HF stables et identifiables. L'identification des différentes causes de la variabilité des signaux représente un verrou technologique, que nous investiguerons en utilisant des signaux colocalisés pour contraindre les variabilités par redondance. L'autre verrou est la caractérisation fine de l'absorption pendant les PIDB, à partir de ces sources HF sélectionnées. Une calibration en utilisant des modèles de référence (à partir des données ou précalculés) en dehors des PIDB sera également envisagée.
Ce projet permettra ainsi de fournir une réactualisation du canal de propagation ionosphérique mais également une méthode innovante de détection des perturbations de l'environnement de propagation ionosphérique.