Observations

SuperDARN

SuperDARN

Le programme SuperDARN (Super Dual Auroral Radar Network) est un consortium international de radars cohérents HF fournissant des observations continues de la convection du plasma ionosphérique dans les régions de haute latitude : zones aurorales et calotte polaire des deux hémisphères. La France à travers le LPC2E (2000-2012), puis l’IRAP (2012-…) a la charge du radar de Kerguelen, situé sur la base de Port-aux-Français. La France est ainsi membre du consortium SuperDARN, lui permettant l’accès aux données de tous les radars de la chaîne (35). La France devrait aussi être impliquée dans le suivi opérationnel et l’exploitation d’un nouveau radar SuperDARN de moyennes latitudes qui devrait être installé par les équipes anglaises sur la base du Centre de Recherche Atmosphérique (CRA) à Lannemezan, si les autorisations de fréquence sont obtenues (courant 2018).

Le programme international SuperDARN donne accès à la cartographie vectorielle du champ de vitesse du plasma ionosphérique dans les régions aurorales et polaires des hémisphères Nord et Sud. La couverture planétaire du réseau et le fonctionnement continu des radars font de SuperDARN un outil de choix pour caractériser l’état global de la magnétosphère en quasi-temps réel. L’intérêt de ce suivi magnétosphérique est critique dans le cadre notamment de la Météorologie de l’Espace pour comprendre et prédire l’effet possible des perturbations solaires sur l’environnement terrestre.

Pour cela, l’ensemble du réseau est indispensable et l’atout du radar de Kerguelen est en particulier de sonder l’ionosphère aurorale de l’hémisphère Sud peu étudiée par d’autres instruments jusqu’à aujourd’hui, du fait de la difficulté d’accès et d’installation d’instruments dans ces régions (hautes latitudes australes). Cette position de choix dans le réseau fait toute la pertinence et l’originalité du radar de Kerguelen. Il assure le suivi global des régions aurorales australes avec les autres radars du réseau. De plus, conjugué au radar anglais d’Hankasalmi en Finlande situé sur les mêmes lignes de champ mais côté Nord, le radar de Kerguelen permet d’étudier les différences de comportement dynamique entre les deux hémisphères. Or ces dernières années, l’hypothèse de symétrie inter-hémisphérique a été
largement mise à mal et par conséquent suivre l’évolution de la dynamique aurorale dans l’hémisphère Sud s’avère critique pour mieux caractériser l’ensemble de l’environnement terrestre. Enfin, le réseau SuperDARN constitue un partenaire précieux pour les mesures coordonnées entre les instruments sol (coordination SuperDARN-Eiscat-ESR) et les moyens embarqués sur satellites terrestres (Champ, Déméter, Cluster-II, Double Star, Thémis, RBSP, SWARM et MMS). Enfin une implication forte émerge dans la Météorologie de l’Espace pour lequel SuperDARN combiné aux modèles ionosphériques présents aussi à l’IRAP permettent d’envisager de reconstruire l’ionosphère en temps-réel et de simuler la propagation des ondes HF dans le milieu, en particulier au moment des éruptions solaires et des éjections de masse coronale (thèse E. Foucault, DGA/Thalès). Ces aspects intéressent tout particulièrement les opérateurs civils, militaires et privés (aviation civile, DGA, Thalès).

La France était à l’origine responsable de deux radars de la chaîne SuperDARN : Stokkseyri en Islande et Port-aux-Français aux Iles Kerguelen. Le radar de Stokkseyri construit et géré par la France depuis 1994, a été cédé à une équipe britannique au 1er Mai 2013. Le radar de Kerguelen a été construit en 1999-2000à travers une collaboration franco-italienne (LPCE, CETP, IFSI). Il étend le dispositif hémisphère Sud vers l'Est. Il est appairé avec un radar japonais implanté sur la base antarctique de Syowa. Depuis fin 2009, le radar de Kerguelen est sous responsabilité française uniquement. L’exploitation scientifique et technique a été assurée par le LPC2E jusqu’à fin 2012, puis par l’IRAP suite à l’arrivée d’Aurélie Marchaudon (PI du radar). Le suivi du fonctionnement continu du radar est assuré par un Volontaire du Service Civil (VSC) de Kerguelen employé par l’Institut Polaire (IPEV). Ce volontaire est sur place pour un an. Le suivi du radar consiste à vérifier chaque jour que le radar fonctionne bien ; à visiter chaque semaine le site radar pour vérifier l’état visuel de l’électronique du radar et des antennes ; à installer chaque mois le schedule (emploi du temps de programmes) du radar ; à effectuer chaque trimestre, une maintenance du radar (en décembre, mars, juin et septembre).

Groupe thématique : PEPS

  • Responsable scientifique : A. Marchaudon
  • Responsable technique : L. Noguès

Implication technique

Contribution de l’IRAP au réseau SuperDARN à travers le maintien en fonctionnement du radar de Kerguelen depuis novembre 2012 (date de mutation d’A. Marchaudon) :

  • suivi régulier du fonctionnement électrique, électronique et informatique du radar de Kerguelen
  • rapatriement, traitement et renvoi vers Virginia Tech et BAS (équipes américaine et anglaises) des données du radar
  • maintenance régulière du radar sur place : tous les 4-5 ans environ

Pour réduire le risque de panne, le radar de Kerguelen doit subir une maintenance technique poussée tous les 4-5 ans environ. La dernière maintenance a eu lieu à l’été australe 2013-2014 et a permis le transfert de compétence entre l’ancien responsable technique du LPC2E (S. Chevrier) et le nouveau de l’IRAP (L. Noguès). Cette maintenance a permis de remettre à niveau les émetteurs éléments critiques du radar et de réparer les connexions électriques d’une antenne défaillante (voir photo ci-dessus pour la descente d’antenne). La prochaine maintenance est programmée à l’été austral 2018-2019 (financements obtenus côté INSU et aval pour l’organisation logistique obtenu côté IPEV).

Objectifs et Planning

En continu : suivi régulier (informatique, électronique) du radar effectué par Aurélie Marchaudon (resp. scientifique), Loïc Noguès (resp. technique) et par l’opérateur VSC IPEV affecté à 10% de son temps sur le programme SuperDARN à Kerguelen.
La mission initialement prévue en novembre-décembre 2018 a été repoussée d'un an sur une durée un peu plus élevée.
Janvier 2019- mai.2018 : préparation de la maintenance du radar de Kerguelen (planning précis, achat, préparation et conditionnement pour envoi du matériel)
Eté austral 2019/2020 (nov. 2019- fév.2020): maintenance mécanique complète des antennes et changement de l’ensemble des câbles HF du radar. Remplacement du système de contrôle du radar (Récepteur, synthétiseur de fréquence, ordinateurs). Révision du reste de l'électronique (émetteurs).
Juin 2023-nov.2024 : préparation de la maintenance du radar de Kerguelen (demande de soutien financier INSU et logistique IPEV, planning précis, achat, préparation et conditionnement pour envoi du matériel)
Eté austral 2024/2025 (nov. 2024- fév. 2025) : maintenance mécanique complète des antennes. Révision de l'électronique et de l’informatique (si financement, remplacement de la matrice de déphasage et d’émetteurs).

Ressources complémentaires :

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