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Un nouveau moniteur à neutrons pour la recherche et les prévisions en météorologie spatiale
En ce début d’année, un nouvel instrument est entré en fonction au Centre de Physique du Globe de l’IRM à Dourbes. Ce moniteur à neutrons permet de mesurer en continu, l’intensité des rayons cosmiques qui frappent l’atmosphère terrestre. Il vient compléter le moniteur à neutrons utilisé pour mesurer les rayons cosmiques depuis le début des années 1960.
Le moniteur à neutrons est, avec l’ionosonde et les récepteurs GNSS, la base de l’équipement de recherche pour la météorologie spatiale : étude et prévisions du climat dans l’espace interplanétaire entre le Soleil et la Terre.
L’intensité des rayons cosmiques qui arrivent de parties lointaines de la galaxie est constante. Par contre, le rayonnement cosmique en provenance du Soleil ne l‘est pas.
Le Soleil et son activité sont les principales forces actives au niveau du climat atmosphérique et des conditions de la météorologie spatiale.
Chacun de nous peut ressentir et observer les changements dans la météo atmosphérique (le froid, la chaleur, l’humidité…), mais lorsqu’il s’agit de météorologie spatiale, nous ne ressentons et n’observons rien du tout (mis à part l’observation des aurores polaires).
Nous sommes protégés des rayons ultraviolets et des courants de particules hautement énergétiques qui circulent dans l’espace, grâce à l’atmosphère et au champ magnétique de notre planète Terre. Dès lors, on pourrait se demander pourquoi s’intéresser à la météo spatiale ?!
La réponse se trouve tout autour de nous : comment imaginer la vie aujourd’hui sans ordinateurs, téléphone cellulaire, système de navigation par satellite, internet, etc ?
Sans compter que les ordinateurs sont indispensables pour garantir la sécurité des transports ferroviaires, aériens, des feux de signalisation, des robots industriels, des centrales énergétiques, et de presque tout le reste…
En d’autres termes, les ordinateurs et autres instruments facilitent notre quotidien, ils nous divertissent et surtout ils assurent notre sécurité. Cependant, ils sont tous constitués de micro puces et de circuits électroniques sensibles aux rayons cosmiques, susceptibles de les perturber et de les faire dysfonctionner, ce qui pourrait provoquer de graves accidents d’avions, de trains…
Comment fonctionne le moniteur à neutrons ?
Les rayons cosmiques en provenance de l’espace (le composant principal) et ceux en provenance du Soleil produisent une grande quantité de particules secondaires en pénétrant notre atmosphère (une gerbe atmosphérique).
Une très grande partie de ces particules sont des neutrons, et bien que les neutrons soient omniprésents à cause de la radioactivité naturelle, le moniteur à neutrons est capable de distinguer ceux produits par les rayons cosmiques.
Un moniteur à neutrons standard est composé de 18 détecteurs. Afin de pouvoir amplifier la radiation incidente, les détecteurs sont entourés de plomb, ce qui permet de produire environ 9 à 10 fois plus de neutrons à l’intérieur de l’instrument.
Ces neutrons sont trop rapides pour être “capturés” par les détecteurs, ils doivent donc être ralentis et conditionnés de la même manière que dans un réacteur nucléaire.
Observer l’intensité des neutrons au niveau du sol nous révèle, directement et indirectement, l’état de notre Soleil car la périodicité de l’activité solaire est directement visible via les mesures de l’intensité des rayons cosmiques.
En plus de ces variations périodiques, le moniteur à neutrons détecte également les tempêtes solaires, mais observer ces tempêtes n’a malheureusement que peu d’intérêt lorsqu’il s’agit de protéger notre technologie.
Un réseau de moniteurs à neutrons peut prévoir ces tempêtes solaires suffisamment longtemps à l’avance, cela permet de prendre les mesures nécessaires pour éviter des dommages coûteux ou des accidents.
Prévoir les risques liés aux tempêtes solaires est le principal objectif de la recherche en météorologie spatiale.
Nous sommes l’une des quelques institutions au monde disposant d’un moniteur à neutrons moderne.
l’IRM bénéficie de 55 ans d’expérience dans le suivi de l’intensité du rayonnement cosmique et grâce à ce nouvel instrument, nous pourrons poursuivre notre recherche pour les décennies à venir.
