MMS

Groupe thématique : PEPS
Responsables scientifiques : Benoît Lavraud
OSU Principal : Observatoire de Paris

Description / Contexte

La mission Magnetospheric Multiscale (MMS) de la NASA a été lancée en Mars 2015. Le dispositif expérimental de cette mission comporte 4 satellites dotés d’une instrumentation complète et de nouvelle génération pour étudier le processus de la reconnexion magnétique dans l’environnement terrestre proche : un plasma sans collisions. La mission comprend 3 phases orbitales principales (Figure 1) pour explorer les régions clefs de la magnétosphère terrestre : magnétopause sur la face avant et sur les flancs, et la queue magnétique proche et moyenne du côté nuit (entre 10 et 30 rayons terrestres).

Orbite des satellites MMS dans la magnétosphère terrestre pour les différentes phases de la mission.

Objectifs scientifiques

Le progrès principal de la mission MMS réside dans la très haute résolution temporelle des instruments et en particulier des détecteurs de particules (30 ms et 150 ms respectivement pour la mesure des fonctions de distribution des électrons et des ions). Il s’agit d’un enjeu majeur puisque les expériences passées (avec des résolutions typiquement 100 fois inférieures) avaient montré que la très haute résolution temporelle est nécessaire pour résoudre les frontières et les processus très dynamiques qui prennent place dans la magnétosphère. Par ailleurs, le pilotage des sondes sur leur orbite permet d’obtenir des séparations inter-satellites variables, et jusqu’à 7 km pour étudier les plus petites échelles du plasma. Un tel dispositif associant la très haute résolution temporelle et des capacités d’observation multi-échelle constitue un outil de nouvelle génération qui permet d’étudier la physique des mécanismes agissant dans les plasmas non-collisionnels tels que la reconnexion magnétique, en premier lieu, mais aussi les interactions ondes/particules, la turbulence, la formation et la déstabilisation des couches de courant… Les résultats obtenus ont une portée universelle, permettant de décrire nombre de phénomènes astrophysiques (éruptions solaires, chauffage de la couronne solaire, jets de plasma astrophysiques, …).

Implication de l’IRAP

L’IRAP a été très tôt impliqué dans la mission MMS avec la fourniture et la calibration de l’ensemble des détecteurs (micro-channel plates ; MCP) pour les instruments de mesure des ions du consortium FPI (Fast Plasma Investigation), sous la responsabilité du Goddard Space Flight Center (NASA) et en collaboration avec la JAXA (Japon). Un total de 32 jeux de détecteurs (8 têtes de mesure par satellite) se trouvent à bord des satellites et fonctionnent de manière nominale.

Le groupe de l’IRAP travaillant sur la mission MMS est depuis 2015 très impliqué dans la phase de calibration des données et de soutien à l’exploitation scientifique des données, qui repose sur deux bases principales: (i) les méthodes d’analyse multipoints des données (héritage de Cluster et THEMIS) et (ii) le développement de la modélisation et des simulations numériques, qui constituent des outils indispensables à l’interprétation des observations MMS. L’analyse des données MMS a été extrêmement fructueuse depuis le lancement en 2015, avec de très nombreuses publications impliquant l’IRAP.

Partenaires

La mission MMS est une mission de la NASA, avec quelques participations instrumentales et scientifiques provenant d’autres agences nationales, comme le CNES en France ou la JAXA au Japon pour la suite d’instrument FPI.

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