ETUDE SUR LA DEIlECTION DES PHENOMENES AEROSPATIAUX RARES
ETUDE SUR LA DEZECTIOI DES PHENOMIBES AEROSPATIAIlX RBRES 
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0...
1. PRESEEJTATION DU PROBLEME. 
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 
1.1. Les phénomènes Aérospatiaux R...
dans lai mesure où un t e l système s e r a i t conçu pour fournir 
des données u t i l e s à un ensemble d ' u t i l i s ...
de bénéficier des données i s s u e s d'un système de 
détection. 
Thème 5 : Examen des p o s s i b i l i t é s techniques...
- l e s contacts déjà exist-ants avec l e GEPAN, que ce s o i t 
par l'intermédiaire du Conseil Scientifique, d'accords 
s...
II. LA SITUATION EN FRANCE. 
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 
Ce chapitre présente la synthèse des i...
En ce qui concerne l e réseau de couverture radar au s o l , il 
faut distinguer deux modes d'exploitation correspondant r...
progrès attendus dans l e domadne concernent la protection des 
équipement S. 
-II-. 1-.2. - -L'-av-ia-tio-n- m-il-it-ai-r...
En revanche, la prochaine génération de moyens informatiques 
pour STRIDA, actuellement en cours de développement, germet-...
- plusieurs types de radars sont u t i l i s é s , maiis uniquement 
sur pn plan local. Il s'agit principalement des équip...
- un réseau expérimental PATAC de s t a t i o n s météorologiques 
automatiques au s o l e s t en cours de mise en place d...
direct pour l e projet du GEPAN ( application à la foudre). 
Un e n t r e t i e n avec une personne de liETCA (Etablisseme...
Dans ce domaine, un matériel américain s'est imposé 
sur l e marché : l e LLP (Lightning Location and Pro-tection, 
inc.),...
Bien que des études soient menées à 1' étranger sur d'autres 
voies (par exemple acoustique au Texas), il apparaît que les...
Un réseau de s t a t i o n s munies d'un t e l système pourrait 
permettre à la f o i s une détection à but préventif, e t...
Les radars iaét éoriques (monostatiques ou bistatiques) ont 
pour p~ticulâritéd ' u t i l i s e r cornnie c i b l e s l e ...
-11-.1.-7. - L-e -C-.N.R-.S-. - :- S-e-c t-io-n -VI-I, 
Lat Section VI1 du Comité National de la Recherche S c i e n t i f...
Cette cansiira TELEPHOT (réf, (14)) , qui permet de détecter tou-t 
e source lumineuse jusqul à la magnitude 6, a donc per...
l e CERGA (interféromètres optique e t infra-rouge, télémétrie 
LASER-satellites géodésiques e t LASER-lune,...) ne présen...
. Le département d'astrophysique de llIMSP de Nice ( I n s t i t u t 
de Mathématiques e t de Sciences Physiques) e s t un...
des Roches Profondes e t des Météorites e s t particulièrement 
concerné par l'étude des matériaux e x t r a t e r r e s t...
Trois des laboratoires associés qui l e composent ont été vi-sités 
au cours de l'étude. 
, L ' I n s t i t u t de Physiqu...
on procède tous l e s 15 jours à des mesures locales en 
une vingtaine de points d i s t i n c t s pour '%raquerN e t me-s...
-II.- 1 -.IO-. -L-ab-or-a t-oi-r e-s -u n-i v-e r-s i-t a-i r e-s .- 
Trois laboratoires u n i v e r s i t a i r e s ont f...
Il y a dans le monde de t r è s nombreux astronomes amateurs 
gui représentent une capacité d' observation considérable. 
...
II,2, Techniques de détection. 
Les paragraphes qui suivent présentent une revue des d i f f é-r 
e n t e s techniques de ...
de l'autre l e s radars de surveillance, conçus pour couvrir 
un espace important (faisceau large, au moins en s i t e ) ....
Dans l e domaine de la recherche, ils aïinrentent l e s modèles 
de prévision avec l e s mesures de diverses quantités phy...
. Le radar ST dont s'occupe M. Crochet, chef du LSEET de Toulon 
(cf. CR 65/1082), présente un grand intéret pour l e sond...
Ce type de radar permet la télédétection de phénomènes e t d' 
objets a u s s i v a r i é s que l e s bateaux, l e s avion...
- l o c a l i s a t i o n des décharges d ' é l e c t r i c i t é s t a t i q u e à 1' 
aide d'un réseau de moulins à chmp...
à- f a i t uniques de 1'IPG en matière de mesures t r è s f i n e s du 
champ magnétique t e r r e s t r e . 
-II- .2.-3. ...
-II.-2.4-. - -Dé-te-ct-eu-r s- a-co-us-t iq-u-es-. 
Les ondes acoustiques e t l e s ondes de gravité qui se prop-gent 
dan...
de phénomènes r a r e s e t f o r t u i t s , Seuls l e s télescopes de 
Schmidt (miroir prinrire sphérique e t correction...
M. Hurley t e n t e de mettre en évidence une c o r r é l a t i o n e n t r e 
l e s sursauts gamnra e n r e g i s t r é s...
11.3. Phénomènes concernés. 
Sans que la l i s t e s o i t exhaustive, un certain nombre de phe-nomenes 
aérospatiaux rare...
Comme l e souligne M. Pellas (cf. CR 57/0882), il e s t impor-tanit 
et urgent de doter la France d'un système de détectio...
Location and protection) vendu pour environ 300 KF "clé en 
main1* e s t devenu un standard t r è s s a t i s f a i s a n ...
comme des é c l a i r s horizontarux d'environ 100 Km de long. 
- dans c e r t a i n s pays (Suède, Japon) on observe des ...
. L e s "nuages noctilucentsH sont des nuages a r t i f i c i e l s qu'on 
observe à l'occasion de tirs de fusées, e t qui...
SOMMAIRE DU VOLUME No 1 
00000000000000000000C000 
1, PRESENTATION DU PROBLEME 
1.1 . Les phénomènes aérospatiaux r a r e ...
Prochain SlideShare
Chargement dans…5
×

Detection louange 1

341 vues

Publié le

0 commentaire
0 j’aime
Statistiques
Remarques
  • Soyez le premier à commenter

  • Soyez le premier à aimer ceci

Aucun téléchargement
Vues
Nombre de vues
341
Sur SlideShare
0
Issues des intégrations
0
Intégrations
3
Actions
Partages
0
Téléchargements
2
Commentaires
0
J’aime
0
Intégrations 0
Aucune incorporation

Aucune remarque pour cette diapositive

Detection louange 1

  1. 1. ETUDE SUR LA DEIlECTION DES PHENOMENES AEROSPATIAUX RARES
  2. 2. ETUDE SUR LA DEZECTIOI DES PHENOMIBES AEROSPATIAIlX RBRES 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Contrât no 82/CN~s/O758 Rapport Final (5 volumes) Préparé par r Fe Louange 1. PRESENTATION DU PROBLEME 1.1 . Les phénomènes aérospatiaux r a r e s 1.2, Thèmes de réflexion 1.3. Organisation pratique de l'étude II. LA SITUATION EN FRANCE 1 1 1 . Organismes contactés 11.2, Techniques de détection II .3. Phénomènes concernés 11.4. ANNEXE : comptes-rendus de v i s i t e s en France III. LA SITUATION DANS U MONDE 111.1. Prises de contact 111.2, Détection de la foudre 111.3, Détection des météores III .4. Détection des s a t e l l i t e s 111.5. ANNEXE : correspondances e t v i s i t e s à l'étranger 4 IV. SOLUTIONS PROPOSEES 5 IV. 1. Utilisation de systèmes existants IV.2. Etude d'un système original. de détection optique Références Décembre 1982
  3. 3. 1. PRESEEJTATION DU PROBLEME. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1.1. Les phénomènes Aérospatiaux Rares. Depuis sa création en 1977, l e GEPAN â développé e t riris au pioint des méthodes o r i g i n a l e s de c o l l e c t e e t de traitement des informations contenues dans l e s témoignages sur l e s Vhenonènes Aérospatiaux Non-identifiésn. Le caractère &mi-nemment pluridisciplinaiLre de c e t t e démarche e s t p a r f a i t e-ment i l l u s t r é par l e modèle tétraédrique i n t r o d u i t en 1981 (réf. ( 1 ) p.8, réf. (2) p. 10). Les données ;sinsi élabor6es se sont révélées tout-à-fdt exploitéables pour une recherche s c i e n t i f i q u e , non seulement dans l e cas de phhomènes d i f-f i c i l e s ou impossibles à i d e n t i f i e r , mais aussi lorsque l e s évènements r e l a t é s par l e s témoins concernaient des e f f e t s méconnus de phénomènes nclassiquesn (par exemple, l'action d'un coup de foudre au s o l sur l'environnement végétal). En fait, l e champ d'application de la méthodologie mise au point pçwr l e GEPAN permet de d é f i n i r une classe de phénomè-nes p l u s vaste que l e s seuls non-identifiés, e t très diver-s i f i é e quant à leur nature physique : l e s Phénomènes Aéro-spatiaux Rares. Il s ' a g i t de phénomènes aérospat iaux f ugi-tifs, imprévisibles e t générailement non reproductibles, dont c e r t a i n s sont déjà connus e t étudiés (foudre, météores), d1 aiutres r e s t a n t probablement à expliquer. La communaiuté d'intéri3ts entre l e s chercheurs concernés par c e r t a i n s phénomènes r a r e s e t l e GEPAN, déjà pressentie pcer l e Conseil Scientifique du GEPAN en 1978 (réf. (3) para.2.1), a naturellement conduit à reposer l e problème de la détection instrumentale. En e f f e t , si l ' i d é e de rédiser une s t a t i o n de détection des phénomènes non- identifiés (permettant de s' affrainchir de l'aspect subjectif des témoignages) n ' e s t nouvelle, e l l e s'est toujours heurtée au problème insoluble que pose la j u s t i f i c a t i o n dl investissements non négligeables en l'absence d'une s t r a t é g i e de recherche bien définie e t d i une évâluation de la probabilité de r é u s s i t e . En revanche,
  4. 4. dans lai mesure où un t e l système s e r a i t conçu pour fournir des données u t i l e s à un ensemble d ' u t i l i s a t e u r s , dont cer-t a i n s savent d é f i n i r exactement l e u r s besoins, il pourrait fdre 1' objet de s p é c i f i c a t i o n s p r é c i s e s e t j u s t i f i é e s . A l'appui de c e t t e idée, il faut rappeler la constatation f a i t e plat l e GEPAN au cours de plusieurs enqa8tes qu'il n' existe actuellement en France aucun moyen de surveillance systématique du c i e l (en dehors des radars), contraiirement a plusieurs pays de l ' e s t e t de llouest. Le GEPAN, encouragé par son Conseil Scientifique (réf , (4) 1, s'est donc engagé en 1982 dans c e t t e nouvelle voie. La Fe-rmière étape, qui fait l ' o b j e t du présent rapport, c o n s i s t a i t à évaluer la s i t u a t i o n a c t u e l l e en France e t à lt&tranger en matière de détection de phénoimhes aérospatiaux rares, puis à formuler des propositions concr8tes tenant compte à la f o i s de l'ensemble des besoins e t des réalisations existan-t e s ou déjà enrisâgées pour l'avenir. 1.2, Thèmes de réflexion. Les travaux prévus au t i t r e du contrat ( l o t s 1 e t 2) s'orga-nisaient atour des six thèmes de réflexion suivants : Thème 1 : Recensement des organismes français concernés e t de l e u r s moyens de détection, avec l e u r s caracté-r i s t i q u e s de fonctionnement, Thème 2 : Prospection des idées e t d e s p r o j e t s de systèmes de détection susceptibles d'gtre m i s en jeu dans l'avenir. Thème 2 : Prise de contact avec des organismes étrangers faisant de la détection de phénomènes r a r e s ( r é-seaux de détection de la foudre, des météores). Thème 4 : Recensement des organismes français susceptibles
  5. 5. de bénéficier des données i s s u e s d'un système de détection. Thème 5 : Examen des p o s s i b i l i t é s techniques d1 adaptation des systèmes existants ou en cours de développe-ment. Thème 6 : Proposition techique pour développer des moyens nouveaux conip4titifs avec l e s r é a l i s a t i o n s étran-gères. L1é.tude des thèmes 1 , 2 e t 4 impliquait des p r i s e s de con-t a c t avec tous l e s organismes français susceptibles dt&tre concernés, tandis que l e thème 3 conduisait à une recherche des pays où des systèmes de détection systématique fonction-nadent ou avarient fonctionné, Les thèmes 5 e t 6, abordés ultérieurement, correspondaient à un t r a v a i l de spécification technique de besoins e t de dé-f i n i t i o n préliminaire pour un d i s p o s i t i f de détection. La nécessité d'envisager un recours à des technologies de poin-t e (thème 6) a conduit à orgasiser des rencontres avec cer-t a i n s spécialistes. 1.3. Organisation pratique de ltétude. En raison du nombre important de contacts à prendre, l e tra-vail â été paxtagé entre M. Esterle, chef du GEPAN, e t M. Louange, auteur de ce rapport. Sur l e t e r r i t o i r e français, M. Esterle stest chargé de la région de Toulouse, tandis que sur l e plan i n t e r n a t i o n a l , il a mis à p r o f i t une mission aux Etats-Unis pour rencontrer l e s interlocuteurs américains. Ces visites se sont déroulées jusqulen Octobre 1982, Pour effectuer une prospection des l a b o r a t o i r e s e t organismes français, deux sources principales dl information ont ét 6 u t i-l i s é e s :
  6. 6. - l e s contacts déjà exist-ants avec l e GEPAN, que ce s o i t par l'intermédiaire du Conseil Scientifique, d'accords sur des procédures do échange d'information, ou d' au-t r e s motifs. - l'annuaiire du CNRS, édité par ltANVAR (réf,(5)). Le premier contact é t a i t généralement p r i s par téléphone, e t en cas d8intér8t réciproque à approfondir l e s échanges d'in-formation, une rencontre étæit organisée. En dehors de la région de Toulouse, la plupart des interlocuteurs se trou-vaient dans l e baissin parisien, Cependant, un ensemble de laboratoires i n t é r e s s a n t s i n s t a l l é s l e long de la c8te aédi-terraméenne a fait l ' o b j e t d'une mission groupée au début d1 Octobre. Les contacts pris avec l'étranger sont généralement restes sur l e plan épistaladre, e t , en dehors du voyage de M. Esterle aux E t a t s- U n i s , une seule mission a é t é organisée, en Tchéco-slovaquie, pour rencontrer l e plus grand spécialiste mondial de la détection optique des météores. Chaque conversation téléphonique e t chaque v i s i t e a donné l i e u à la rédaction d'uncompte-rendu, qui s ' i n s c r i v a i t avec un nu-méro e t sous l e thème wdétectionw dans l e système général de gestion des comptes-rendus de v i s i t e s du GEPAN. Les rapports concernant la détection en France e t à l'étranger sont four-nis respectivement dans l e s volumes no 2 e t 4. Certains d1en-t r e eux comportent des annexes c l a s s i f i é e s "Confidentiel Dé-fense", qui sont regroupées dans l e volume no 2'. L'étude du thème 6 a é t é entreprise un peu en avance de pha-se, en raison de l ' i n t é r ê t potentiel évident d'une solution f a i s a n t appel à des technologies récentes dlopto-électronique e t de traitement de séquences d'images en temps réel, Le su-jet a pu ê t r e abordé gr&e à la v i s i t e de quelques laboratoi-r e s s p é c i a l i s é s e t à la période i n i t i a l e de stage qu'ont ef-fectuée en Septembre, dans l e s locaux de l'ETCA, deux @leives ingénieurs de dernière année de llENSTA,
  7. 7. II. LA SITUATION EN FRANCE. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Ce chapitre présente la synthèse des informations r e c u e i l l i e s en France sur l e s thèmes de réflexion 1 , 2 e t 4. Ces inforuia-tions sont classées successivement selon t r o i s c r i t è r e s dis-t i n c t s : l e s organismes contactés, l e s d i f f é r e n t e s techniques de détection, e t l e s types de phénomènes auxquels s'applique la détection ou auxquels s ' i n t é r e s s e n t les orgrsnismes. L1 an-nexe (volume no 2) contient tous l e s comptes-rendus de v i s i-t e du GEPAN concernant l e thème en France (47 en tout, dont 1 1 de M. Esterle ) . 11.1 . Organismes contactés. -II.- 1 --1.- -L1- a v-i a-t i o-n- c-i v-i l e-. L'aviation c i v i l e e s t évidement t r è s concernée par l'espace aérien e t sa swveillance, e t l e s r a d a r s q u ' e l l e u t i l i s e sem-blaient ia p r i o r i pouvoir constituer un bon moyen de détection systématique des phénomènes aérospatiaux rares. Plusieurs contacts ont donc été p r i s pour approfondir c e t t e question (cf. CR 12/0482, 18/0582, 44/0682). En premier l i e u , l e s matériels embarqués ont é t é rapidement éliminés, pour la raison suivante : s'il e s t v r a i que l e s a-vions e t l e s hélicoptères c i v i l s sont équipés de radars na&- téorologiques pour détecter l e s orages (cumulo-nimbus), ceux-c i ne sont u t i l i s é s qul épisodiquement e t d'une façon faculta-t i v e par l e s p i l o t e s , e t ils ne font l ' o b j e t dtacun enregis-trement (sauf sur quelques prototypes). Ces instruments, qui par aiilleurs peuvent ê t r e u t i l e s dans l e cas de témoignages f o r t u i t s de p i l o t e s , ne présentent donc pas dlintéret dans 1' optique d'une détection systématique.
  8. 8. En ce qui concerne l e réseau de couverture radar au s o l , il faut distinguer deux modes d'exploitation correspondant res-pectivement à deux types de radars : - Contr8le des zones terminales (aéroports), avec des radam "prirnadrestg ( échos passifs) . - Contr8le en route, à l'&de de radairs "secondairesN interrogeant l e s avions e t recevant l e s codes d1 iden-t i f i c a t i o n e t l e s données techniques émises par l e s trgnspondeurs embarqués. L'aviation c i v i l e dispose de 5 Centres Régionaux de Naviga-t i o n Aérienne (Bordeaux, Paris, Brest, Aix-en-Provence, Reims), équipés de radars primaires e t secondâires, Ces cen-t r e s sont étroitement interconnectés e t r e l i é s à l e u r s homo-logues mili.taires, mais uniquement au niveau des données synthétiques issues des radars secondaires ( p i s t e s ) , l'en-semble étant géré par un système informatique appelé CAUTRA (réf.(6)) qui coordonne tout l e t r a f i c aérien c i v i l , Les données des radars primaires ne sont réellement prises en compte par l e s opérateurs c i v i l s qu8en cas de c o n f l i t , d' enquete a p o s t e r i o r i , etc... Etant donné que seuls l e s radars primaires sont pirr nature susceptibles de détecter la présence de phénomènes ou dlOb-j e t s inattendus dans l'espace aérien, on voit que l e réseau de couverture radar de l ' a v i a t i o n c i v i l e e t son système in-formatique associé CAUTRA I V ne sont pas du tout adaptés à une détection à caractère systématique des phénomènes rares. On peut noter par a i l l e u r s que des expérimentations sont en cours pour doter l e s f u t u r s radars d'une Voie nuagesw four-nissant des données météorologiques a u x i l i a i r e s , dans l e but d'améliorer l e confort des p i l o t e s ( l a France semble en re-tard dans ce domaine). La foudre e s t une source de problèmes pour la navigation aérienne, en p a r t i c u l i e r à case des fou-droiements dl antennes radar; cependant, 1' exploitation opéra-tionnelle 24 heures sur 24 en toutes circonstances rend pra-tiquement sas i n t é r ê t la prédiction des orages, e t l e s seuls
  9. 9. progrès attendus dans l e domadne concernent la protection des équipement S. -II-. 1-.2. - -L'-av-ia-tio-n- m-il-it-ai-re-. Plus encore que llaviation c i v i l e , lliflrnnée de l'air doit se t e n i r constamment prête à réagir à l'apparition d'un objet quelconque dans l'espace aérien national. Elle dispose à cet e f f e t d'un réseau de couverture radar e t d'un système i n f o r-matique associé appelé STRIDA, qui ont fait l'objet de plu-s i e u r s rencontres e t de la v i s i t e d'un centre opérationnel (cf. CR 34/0582, 40/0682, 47/0682). Le système STRIDA permet de locapliser e t de poursuivre toute cible dont l e s principales c a r a c t é r i s t i q u e s ( t a i l l e , a l t i t u-de, vitesse,...) sont comprises dams c e r t a i n e s fourchettes pré-établies. Il met en jeu des radairs s p é c i a l i s é s fonction-nant dans plusieurs baades de fréquence, e t u t i l i s e égaie-nnent l e s données fournies par les radars dlaérodromes e t par l e réseau de 1' aviation c i v i l e ( système CAUTRA) . Fortement redondant, ce système s1 appuie largement sur des o u t i l s i n-formatiques, en p a r t i c u l i e r pour lai fonction d'extraction des Itpistes synthétiquesn (vecteur associé à toute cible dé-t e c t é e ) e t pour la poursuite. La description du système com-p l e t , qui f a i t l ' o b j e t d'une c l a s s i f i c a t i o n de niveau Won-fidentiel Défensew, est donnée dans les comptes-rendus du volume no 2'. D'une façon synthétique, il faut r e t e n i r que l e fonctionne-ment de routine (24 heures sur 241 de ce système repose pres- ~u'uniquernent sur la gestion de pistes synthétiques, qui ne concernent par d é f i n i t i o n qu'une classe de c i b l e s p a r t i c u l i-ère. La détection d'un phénomène rare ou d'un objet très différent d'un avion est donc possible ( l e s o u t i l s e x i s t e n t , à la disposition des o p é r a t e u r s ) , mais s e r a i t plus a l é a t o i r e que syst entatique.
  10. 10. En revanche, la prochaine génération de moyens informatiques pour STRIDA, actuellement en cours de développement, germet-tra une détection beaucoup plus large e t systépatique de 1' environnement électromagnétique. Il pardt donc p a r t i c u l i è-rement intéressant pour l e GEPAN de suivre ces développements (themes 2 e t 5, cf. para. IV.1.). -II-, 1-,3.- -L a- M-ét-éo-ro-lo-gie- N-a-ti-on-al-e. L'application principale de la iaétéorologie e s t la prévision du temps (réfa(?)). En partant d'une conndssmce aussi pré-cise e t récente que possible de l'état de llatmosphere, il s' agit d'appliquer une bonne extrapolation à 1' aide d'un mo-dèle suivant l e s l o i s de la thermodynamique e t de la mécani-que des fluides. La masse atmosphérique reprhsente 5 r 1018 Kg d'air en mouvement autour de la t e r r e , e t f a i t llobfet de me-sures en surface e t en a l t i t u d e . Les s t a t i o n s d1 observation aiu s o l effectuent des mesures "classiquesn (température, humidité, ensoleillement, préci-p i t a t i o n s , v i t e s s e du vent,. . .) qui sont acheminées par un rheau de tramismissiona, e t sont échangées entre pqs selon des standards bien é t a b l i s . Les mesures en a l t i t u d e compor-tent l e s radiosondages (lachers r é g u l i e r s de ballons emgor-témt des capteurs e t des émetteurs) e t l e s mesures radar. Il faut également mentionmrer l e s images obtenues pour différen-t e s longueurs d'ondes par l e s satellites météorologiques. En dehors de toutes s e s a c t i v i t é s opérationnelles, laMétéo-rologie Nationale e f f e c t u e d e s recherches variées dans l e ca-dre de llEERM (~tablissexent d'Etudes e t de Recherche de la Météo). Pour mieux connaître l e s a c t i v i t é s de la Météo, en p a r t i c u l i e r dans l e doxaine de la t é l é d é t e c t i o n , plusieurs v i s i t e s ont été organisées (cf, CR 01/118l, O3/ll8l, 31/0582). De toutes l e s informations r e c u e i l l i e s , il r e s s o r t un certain nombre de points d'un i n t é r ê t direct pour la présente étude :
  11. 11. - plusieurs types de radars sont u t i l i s é s , maiis uniquement sur pn plan local. Il s'agit principalement des équipements suivats : . Radar 10 cm (MELODI) de type panoramique, pour la l o c a l i s a t i o n e t la mesure dl i n t e n s i t é des p r é c i p i t a t i o n s , , Radar 3 cm panoramique pour la l o c a l i s a t i o n des pxécipitations. , Radar 5 cm (RODIN) panoramique, pour la détec-t i o n , la l o c a l i s a t i o n e t la quauatification des zones de prkcipitation. Radar mobile 3 cm (RAMo), pour la détection e t 1' évaluation de 1' intenaté des précipita-t i o n s , e t pour la mesure du vent en a l t i t u d e (poursuite d'un bdlon l i b r e muni d'un r é f l e c-t e u r ) , R a d a r 3 cm (RAF'IX) , pour la détermination des vents en a l t i t u d e (badlon l i b r e ) , . Radar mobile 3 cm (ZEPHPR) , pour la poursuite de ballons-sondes dans l e s basses couches de 1 ' atmosphère. Il e s t prévu d'équiper toutes l e s s t a t i o n s d'un radar RODIN, de façon à couvrir toute la France, e t de regrouper l e s don-nées à l'aide d'un réseau de transmission. Une des applica-t i o n s consistera. à r é a l i s e r des animations du meme type que c e l l e s fabriquées à p a r t i r d'images satellitaires. - 1'EERM e s t en cours de réorgainisation, avec la création dl un centre important à Toulouse. Les a c t i v i t é s l i é e s à la t é l é d é t e c t i o n r e s t e r o n t à Magny-les-Hameau, avec en petr-ticulier l e s radars e t l e s LIDARs (éclairement de la base des nuwes par un faisceau laser e t mesures au télescope).
  12. 12. - un réseau expérimental PATAC de s t a t i o n s météorologiques automatiques au s o l e s t en cours de mise en place dans l e sud-ouest. Le but e s t d1 améliorer la prévision locale en resserrant l e maiillage des s t a t i o n s (tous l e s 10 Km). Ce réseau peut présenter un intérat i n d i r e c t pour l e GEPAN en tant qutinfrastructure régionale. - aucun réseau de l o c a l i s a t i o n des coups de foudre n'est i m-planté en Framce par la Météo. - jusqulà présent, l e s images issues de METEOSAT n'ont fait 1' objet d'aucune exploitation systématique en France. La Météo ne dispose que d'un laboratoire de traitement dlima-ges à Boulogne. -II-, 1.-4, - L-a- D-éfe-ns-e -N-at-ion-a-le.- Indépendamment de l'armée de l'air, c i t é e précédemment, plu-s i e u r s orgainismes travaillaint pour la Défense Nationale ont &té contactés. Le point d'entrée principd. a é t é l e SGDN (secrétauriart Général de la Défense Nationale), organisme i n-t e r m i n i s t é r i e l dépendant du Premier Ministre dont la vocation e s t la protection c i v i l e . Une v i s i t e au Bureau des Affaires Scientifiques e t Technique (cf, CR 15/0482), qui assure une v e i l l e technique dans tous l e s domaines susceptibles de con-cerner la Défense, a permis dans un premier temps de s1inté-resser au LDG e t à 1'ETCA sur l e thème de la détection nuclé-aire. Une seconde v i s i t e (cf, CR 41/0682) a permis de savoir ce qui pouvait l e cas échéant i n t é r e s s e r la! Dm, Une visite au DG (Laboratoire de Détection e t de Géophysi-que du Codssariat à 1'Energi.e Atomique) a été ltoccaision d'une présentation des réseaux de détection dont dispose la Division des Applications Plilitaires du CEA. Les perforaian-ces e t l e s modes dl exploitation des équipements sont d é c r i t s dans l'annexe c l a s s i f i é e du CR 51/0782 (cf. vol. 2'). En tout é t a t de cause, il semble que seule l'expérience acquise en détection électromagnétique puisse présenter un intér8t
  13. 13. direct pour l e projet du GEPAN ( application à la foudre). Un e n t r e t i e n avec une personne de liETCA (Etablissement Tech-nique Centrail de l'Armement) t r a v a i l l a n t en r e l a t i o n avec la DTEn (~irectionT echnique des Engins) a eu pour thème c e n t r a l l e s s a t e l l i t e s a r t i f i c i e l s . Ceux-ci pouvant en e f f e t Btre as-similés, par continuité, à des phénomènes spatiaux rares, il s'agissait de savoir quel interet présentait pour la Défense la surveillance des s a t e l l i t e s , quelles étaient l e s r é a l i s a-t i o n s connues dans ce domaine, etc... Le compte-rendu clas~i-f i é correspondant (cf. CR 48/0682) figure dans l e volume 2', e t la conclusion générale e s t qu'un système de surveillance des s a t e l l i t e s pourrait &tre jugé intéressænt par l e s mili-tdres. L'Office National diEtades e t de Recherches Aérospatiales e f-fectue de nombreux travax de recherche au p r o f i t des &ta-blissements de la Défense. En p a r t i c u l i e r , il existe à Meudon un groupe de chercheurs qui étudie la foudre ( c o n t r a t s avec la DRET sur l e foudroiement des avions), e t dont l e respon-sable, M. Baulay, e s t un s p é c i a l i s t e reconnu dans ce domaine. Deux v i s i t e s ont donc été organisées à llONERA (cf. CR 08/1281 e t 45/0682) dans l e but de f a i r e l e point sur la détection de la foudre. De plus en plus d'organismes ont besoin de détecter la foudre, compte tenu des dégats qu'elle cause sur l e s équipements (an-tennes, pylanes, aéronefs, s t a t i o n s de mesure,...). L'objectif est de pouvoir mettre en service à temps des d i s p o s i t i f s de protection (au minimum : mise hors tension). La détection peut Atre f a i t e à deux échelles : - détection à distance ( fusqalà 300 Km) de systèmes a c t i f s (nfroxtsw parfois immenses qui se déplacent à des v i t e s-ses pouvant atteindre 100 Wh).
  14. 14. Dans ce domaine, un matériel américain s'est imposé sur l e marché : l e LLP (Lightning Location and Pro-tection, inc.), vendu vlclé en macht1 pour environ 300 KF. Ce système corniporte deux antennes e t un cal-culateur, e t il permet de 1oca.i.iser un orage tout en suivant ses phases dl évolution. LIONERA compte s1 en équiper. - d é t e c t i o n l o c a l e ( jusqu'à 20 ~n)de systèmes en for-mation. C'est sur ce domaine, qui nécessite une bonne connaLFssance du processus de déclenchement d'un coup de foudre, que portent l e s travaux de llONERA. Une présentation des études menées sur l e s phénomènes dlé-l e c t r i c i t é atmosphérique pour l e compte de la Défense (par l'intermédiaire de la DRET e t de la DTCA) fait l ' o b j e t d'un numéro de la revue wL1ærmementw (réf. (8);). En dehors des études fondamentales sur l e s mécanismes des phénomènes e t des eatpérimentations pratiques de d i s p o s i t i f s destinés B la protection contre l e foudroiement, on y trouve une présenta-t i o n des campagnes de mesures effectuées à Saint-Privat dl A l l i e r avec l e CEA, l'EDF e t l e CNET, B Socorro (Nouveau- Mexique) dans l e cadre du programme TRIP (Thunderstorm Re-search Internationai Program), e t en C8te d'Ivoire dans l e cdre du programme COPT (COvection Profonde Tropicaile), au-quel participent de nombreux laboratoires français. Ce sont ces campagnes de mesures qui concernent l e plus di-rectement l'étude du GEPAN sur la détection, dans la mesure où e l l e s visent à deux conndtre la wsignaturelî du pbéno-méne champs électriques au sol, optique, acoustique,. . .). foudre dans divers domaines (rayonnements électromahgné-tiques, Le programme TRIP associe l'USAI?, lai NASA e t des u n i v e r s i t é s aimiéricaines avec llONERA. Le progrmume COPT associe d'une part l e CRPE, llEERM, l e LAMP, 1' IOPG, l e LMD pour la modé-l i s a t i o n des phénomènes thermodynamiques e t dynamiques, e t d'autre part l e LPA de Toulouse, l ' u n i v e r s i t é d'Abidjan, l e CNET e t llONERA pour l'étude des problèmes électriques. Les travaux du CNET sur l e s e f f e t s à distance de la foudre font llobjet dlun récent azticle (réf. (9)).
  15. 15. Bien que des études soient menées à 1' étranger sur d'autres voies (par exemple acoustique au Texas), il apparaît que les modes de détection l e s plus prometteurs en France sont l e s rayonnements électromagnétiques e t l'optique. LIONERA doit publier vers la f i n de 1982 l e s r é s u l t a t s de travaux mettant s;imultaméiaent en jeu une caméra c é l e s t e à grand champ e t des moyens de détection électromaignétique e t d'analyse spectrale, l'ensemble permettant une locaiisation de la source a 1 p8 près. On peut noter par a i l l e u r s que les p r o j e t s spatiaux so-viétiques VEmRA permettent d'étudier par voie optique l e s é c l a i r s sur la planète Vénus. Quel que s o i t l e mode (ou l e s modes) de détection retenu, la question que doit se poser l e GEPAN e s t la suivante : "Que pourrdt apporter une s t a t i o n ou un réseau de s t a t i o n s de dé-tection de phénomènes aérospatiaux r a r e s en mtière d'élec-t r i c i t é atmosph6rique 2". A l ' i s s u e des e n t r e t i e n s tenus avec l e s s p é c i a l i s t e s de llONERA, une réponse en deux points se dégage : - Il n'est pas envisageable de faiire d'une t e l l e s t a t i o n un o u t i l dlamdyse comp&titif, fournissant aux spécia-l i s t e s toutes l e s données nécessaires à une meilleure compréhension des mécanismes de formation de la foudre. En e f f e t , la complexité e t lai r a p i d i t é des phénomènes nds en jeu (l'analyse des précurseurs nécessite une ré-solution temporelle de l ' o r d r e de quelques nanosecondes) f a i t que l e s appareillages spécifiques e t coûteux qui répondent aux besoins ne peuvent €? t r e installés que sur des s i t e s expérimentaux t r è s spécialisés. C'est c e t t e notion de r e n t a b i l i t é qui a conduit llONERA à délaisser l e s i t e de Saint-Privat d'Allier au p r o f i t du Nouveau- Mexique, où l ' a c t i v i t é orageuse e s t bien supérieure. - Il semble tout-à-fdt opportun d'envisager un système de détection o r i g i n a l (à composante optique) permettant de comptabiliser e t de locaiLiser l e s activités orageuses au niveau du I1coup de foudret1 (succession de phénomènes d'une durée globale de l'ordre de la seconde).
  16. 16. Un réseau de s t a t i o n s munies d'un t e l système pourrait permettre à la f o i s une détection à but préventif, e t une connaissance plus fine du niveau d'activité orageu-se sur l e t e r r i t o i r e couvert. En e f f e t , la seule mesu-re existante dains ce domaine e s t le "niveau kéroniquen, qui représente l e nombre de jours par an au cours des-quels on entend au moins une f o i s l e tonnerre depuis l e l i e u considéré ( ?). Quelques grandeurs physiques caractérisant l e phénomène "co~p de foudrew seront présentées au paragraphe II .3. -11-.1.-6. - -Le -C-.R.P-.E.- - Le Centre de Recherches en Physique de llEnvironnement t e r-r e s t r e e t planétaire e s t un laboratoire commun au CNET e t au CNRS, implanté à Saint-Maur e t à Issy-les-Moulineaux. 11 a pour vocation l'étude de l'atmosphère neutre e t ionisée, dé-composée en t r o i s zones : - l'atmosphère dense, siège des phénomènes météorologiques, - la haute atmosphdre, neutre e t ionisée, - la magnétosphère, entièrement ionisée. L'équipe "basse atmosphère" travaille avec des radars Doppler météorologiques (RONSARD) pour étudier l e s mouvements des na-aiges (programme COFI en C8te d'Ivoire), e t avec des SODARs (sondeurs acoustiques) destinés à lf étude des turbulences nu-weuses. Deux p r i s e s de contact avec l e CRPE dlIssy-les-Moulineaux (cf. CR 14/0482 e t 23/0582)ont permis de passer en revue ces a c t i v i t é s (réf. (IO)), e t surtout de prendre contact avec des s p é c i a l i s t e s d'une technique t r è s p a r t i c u l i è r e e t potentiei-lement l e radar météorique . intéressante pour la détection qu'envisage l e GEPAN :
  17. 17. Les radars iaét éoriques (monostatiques ou bistatiques) ont pour p~ticulâritéd ' u t i l i s e r cornnie c i b l e s l e s trdnées i o-nisées créées par l e s météores qui rentrent dans llatmos-phere. En e f f e t , il rentre en permanence dans la haute at-mosphère (80 à 110 Km) des o b j e t s météoriques dont l e nom-bre varie en raison inverse de la t a i l l e . Un météore a un diamètre de l'ordre du millimètre, e t cr6e une trafnée de plusieurs dizaines de kilomètres de long, e s s e n t i e l l e-ment composée de molécules qui l u i ont été arrachées. Il e-x i s t e un fond continu, à caractère isotrope, auquel se su-perposent des "aversesw en provenance de d i r e c t i o n s parti-culières. Un radesr abétéorique u t i l i s e donc l e s météores corne tra-ceurs : de type Doppler, il mesure 1â v i t e s s e r a d i a l e des traînées qui se trouvent daans un plan perpendiculaire à son axe de visée (cas monostatique), ce qui permet, à l'aide dg une mesure de distance complémentaire, de reconstituer les mouvements des vents à haute a l t i t u d e , l e s ondes de gravi-te, etc... De même, dans l e c a s b i s t a t i q u e , l e s traînées dont la géométrie pernset une réflexion spéculaire permet-tent la communication. Les m i l i t a i r e s s e sont i n t é r e s s é s A c e t t e technique il y a une trentaine d'années, pour é t a b l i r des l i a i s o n s protégées par impulsions courtes, chacune cor-respondant à la détection d'une trdnée favorable. Le CRPE a disposé pendant plusieurs =nées des deux seuls radars météoriques existant en France. Emettant en continu à 30 MHz, avec une ouverture de 20°, ils aivadent une puis-sance de l ' o r d r e de 4 KW qui leur permettait de détecter entre 200 e t 400 évènements par heure ( c r i t è r e s de r e j e t d' &chos assez sévères appliqués systématiquement par mini-ordinateur couplé). Destinés principalement à l'étude de l'atmosphère ( l e s mé-téores ne jouant qu'un r81e de traceurs), ces radairs ont ce-pendant servi à c e r t a i n s chercheurs du CRPE, et en particu-l i e r à M. Delcourt, peur faire des études sur l e s t r a j e c-t o i r e s des météores (réf. (1 1 )).
  18. 18. -11-.1.-7. - L-e -C-.N.R-.S-. - :- S-e-c t-io-n -VI-I, Lat Section VI1 du Comité National de la Recherche S c i e n t i f i-que a pour thème d'études : Astronomie e t Environnement ph-nétaire. Sept des laboratoires (ou équipes) qui la composent ont é t é cont&ctés à divers t i t r e s , e t une mission groupée a perds de v i s i t e r l e s quatre qui sont installés l e long de la c8te méditerranéenne. . Une rencontre avec un chercheur du Service dlAéronomie de Verrières-le-5uisson (cf. CR 30/0582) a permis de passer en revue l e s a c t i v i t é s de ce laboratoire propre du CNRS, On re-t i e n d r a en particulier, pour la détection, l e s compétences en photographie infra-rouge e t en spectrométrie ( p a r t i c i p a-t i o n à de nombreux projets spaitiaux). . Le Laboratoi re dtAstronomie S~tiddee Ma r s e i l l e est spcbci-alisé dans l e s systèmes optiques à t r è s grand champ, ce qui l e distingue des autres læboratoires astro&miques contactés. Un premier -pal tél6phonique e t une v i s i t e approfondie (cf . CR 53/0782 e t 66/1082) ont permis de f a i r e l e tour des labo-rætoires e t de lai bibliothèque (réf.(12) e t (l3)), e t de cons-t a t e r que l e LAS posdde toutes l e s compétences qui seront re-quises si l e GEPM décide l ' é t u d e d'un système de détection optique : optiques grand angle dans toutes l e s gammes de f r é-quences (de l'IR à l'UV), composants opto-électroniques (cap-t e u r s CCD, etc., . ), design de systèmes compacts. . Un troisième laboratoire propre du CNRS a été contacté à plu-s i e u r s r e p r i s e s : l e Centre dtEtude Saatiéaie des Rayonnements de Toulouse (cf. CR 36/0582, 60/0982, 68/1082). En e f f e t , une expérimentation très proche des préoccupations du GEPAN y a été réalisée, dans l e but de mettre en évidence une corréla-tion entre l e s sursauts gama de certaines é t o i l e s e t des é-c l a i r s optiques (dont l'existence nta jamais été démontrée). . Les sursauts gamma étant enregistrés par la sonde soviétique VEKERA, M. Hurley a effectué pendant 1' été une campagne de prisesde vues à l'aide d'une caméra de type video à grand chmp (tube WOCTICON, ouverture de 1 ) , au Pic du Midi,
  19. 19. Cette cansiira TELEPHOT (réf, (14)) , qui permet de détecter tou-t e source lumineuse jusqul à la magnitude 6, a donc permis d' accumuler 180 heures d'enregistrement sous forme de vidéo-c a s s e t t e s , qui seront consultées au coup par coup en fonc-t i o n des sursauts gamma i d e n t i f i é s par a i l l e u r s , Les r e l a t i o n s étsablies avec l e CESR par l e GEPAN ont ad moins quatre conséquences dans l e domaine de la détection des phé-nomènes r a r e s : - l e s éclairs optiques recherchés, s'ils existent, cons-t i t u e n t un phénomène aérospatial r a r e de plus à prendre en compte, - l'expérience acquise pad? l e CESR au cours de c e t t e cm-pagne de prise de vues e s t u t i l e pour l e futur design d'un système; par exemple, l e s t r è s mauvaises perfor-mances dynamiques du tube NOCTICOR dues à sa f o r t e ré-manence sont apparues clâirement, - l e stock de vidoo-cassettes r e c u e i l l i par l e CESR peut Qtre u t i l i s é pour valider l e concept de tri en temps r é e l des séquences où 9.1 se passe quelque chosew. L1 impression i n i t i a l e qu'il nt est pas r é a l i s t e d'accumu-l e r beaucoup d'images pour une exploitation en différé s' est trouvbe v é r i f i é e en visionnant quelques séquences ( sensation de f &igue). Une étude s t a t i s t i q u e portant sur l e contenu des 180 heures disponibles permettra de quantifier l e bénéfice at t enda du grétrait ement , - si l e GEPAN décide de commencer l'étude d'un système optique à prétraitement en temps r é e l , l e CESR s e r a ps~i'ticulièrement i n t é r e s s é par son u t i l i s a t i o n possi-ble pour l e lancement de ISPM (prévu en 1986). . Le CERGA (Centre dlEtudes et de Recherches Géodynamiques e t Astronomiques) e s t un laboratoire associé instaLL1é à ~r&e e t sur l e plaiteau de Cailern, Après un premier contact par téléphone, une v i s i t e a été organisée (cf. CR 33/0582 e t 64/1082). Les d i f f é r e n t s instruments s p é c i a l i s é s qul u t i l i s e
  20. 20. l e CERGA (interféromètres optique e t infra-rouge, télémétrie LASER-satellites géodésiques e t LASER-lune,...) ne présentent pas d8intért3t direct pour la détection des phénomènes r a r e s , sauf put-&tre l e télescope de Schmidt, qui représente une solution classique au problème que pose la conciliation d'un grasd diamètre d'ouverture mec un champ angulaire assez im-portant ( jusqu1à 200)(réf.(l5)). Il faut cependant r e t e n i r certaines compétences p a r t i c u l i è-r e s présentes au CERGA (composants opto-électroniques, a~tr0- nomie des météores,...), ainsi que l'expérience de la gestion d'instruments complexes dans un environnement naturel hostile. . L'équipe de recherche associée da CEPHAG (Centre dlEtudes des PH&nomènes Aléatoires de ~renoble) a été contactée par t é l é-phone (cf. CR 28/0582), e t a fourni l e s coordonnées de cer-t a i n s a u t r e s laboratoires i n t é r e s s a n t s à consulter. . Le LSEEX' (Laboratoi re de Sondages Electro~~mgnétiquedse l'En-vironnement Terrestre) de Toulon constitue une équipe de re-cherche associée qui étudle l e s i n t e r a c t i o n s des ondes élec-tromagnétiques avec les milieux naturels inhomogènes (atmos-phère, ionosphère, océans). Au cours des e n t r e t i e n s avec les dirigeants du LSEET (cf. CR 54/0782 e t 65/1082), il e s t appa-ru que c e t t e équipe possédait une grainde expérience de toutes l e s wanolsaliestf de propagation l i é e s à des phénomènes ionos-phériques ou au guidage troposphérique. Le radar ST (~traitos~hère-~roposphèrdeo)n t s'occupe M. Crochet permet d'effectuer des radiosondages verticaux rapides e t pré-cis (par rapport aux lachers de ballons-sondes), à l'aide d' une nfor8tn d'antennes disposées au sol émettant à 50 MHz par impulsions de quelques ps à 100 Kw (récurrence à 1 KHz). Par opposition à d'autres procédés, il fonctionne en "air c l a i r E1 en mesurant directement l e s mouvements des vents e t des tu-bulences (traiitement numérique en temps r é e l au pied de l'an-tenne, par tramsformation de Fourier du signal reçu).
  21. 21. . Le département d'astrophysique de llIMSP de Nice ( I n s t i t u t de Mathématiques e t de Sciences Physiques) e s t une équipe de recherche associée qui a pour vocation l'étude optique de phénomènes alhatoires en astrophysique e t en physique at-mosphérique. Un contact particulièrement u t i l e y a é t é éta-b l i avec Mo Vernin (cf. CR 55/0782 e t 63/1082), qui étudie la turbulence e t l e s vents dams la troposphère e t la stra-tosphère par asdyse s t a t i s t i q u e de la s c i n t i l l a t i o n s t e l-l a i r e . Le principe des mesures, qui constitue l e s u j e t de la thè-se d'état de M. Vernin (réf.(16)), repose sur l e f a i t que la s c i n t i l l a t i o n apparente d'une é t o i l e e s t l e r e f l e t au s o l des turbulences q u i , en dtitude, déforment l e front d' onde i s s u de 1' é t o i l e . Ces turbulences se déplaçant typi-quement à 20 iana/ms e t ayant un temps de cohérence de l'or-dre de 20 nis, on effectue des c o r r é l a t i o n s bidimensionnel-l e s e n t r e d e s clichés instaatanés de l ' é t o i l e (pose de 1 as) décalés de quelques TIES pour évaluer l e vecteur atesse du vent. En appliquant la méthode à des é t o i l e s doubles, on peut calculer les a l t i t u d e s respectives des couches turbu-l e n t e s (entre 2 et 20 Km), grace au dédoublement des pics de corrélation (cf. annexe du CR 55/0782). Indépendamment de son application, l e eystème inis au point à Nice présente un grand intér8t pour l e projet de détection du GEPAN en raison des problèmes technologiques qu'a posé sa r é a l i s a t i o n : détection opto-électronique t r è s sensible e t t r è s rapide (sans rémianence), traitement numérique en temps r é e l (FFT). Une étude systématique de toutes l e s solutions possibles a apporté à M. Vernin une expérience assez unique (cf. thème 6, para. IV.2.). -11-.1.-8, - -Le -C-oN-.R.S-o - -: -Se-ct-io-n -XI-V. La Section XIV du CNRS se consacre à la Géophysique, la Géo-logf e interne e t la Minéralogie. Au Museum National dtHistoi-r e Naturelle de Paris, l e laboratoire associé de Minéralogie
  22. 22. des Roches Profondes e t des Météorites e s t particulièrement concerné par l'étude des matériaux e x t r a t e r r e s t r e s (météori-t e s ) . M. Pella, qui dirige c e t t e a c t i v i t é , e s t un spécia-l i s t e renommé e t donc un interlocuteur t r è s qualifié pour l e s questions se rapportant aux météores e t aux météorites. Au cours des deux v i s i t e s à son laboratoire (cf. CR 11/0182 e t 57/0882)1, il a i n s i s t é sur la rareté des météorites au-thentiques (62 répertoriées en France à ce jour) e t donc sur e t de loc9lisation (réf. ( 1 7) ) . la valeur qul ai à ses yeux toute t e n t a t i v e de détection sys-tématique M. Pellas a confirmé q u ' i l nlexistadt absolument aucun moyen en France pour s u r v e i l l e r l e c i e l e t cdculer des t r a j e c t o i-r e s de météores. Il â fourni de nombreux renseignements sur l e s réseaux de détection existant ou ayant e x i s t é à l'étran-ger (U.S.A., Canada, Royaume-Uni, Tchécoslovaquie), qui font l'objet du paragraphe 111.3. A propos du "Réseau Européenw, que gère l e grand spéciéaliste Ceplecha, M. Pelleis a soulign6 11intér8t tout p a r t i c u l i e r qu'il y aurait pour la France à s'y "raccrochern l'&.de de s t a t i o n s dans l e nord-est qui ass~ureralent la continuité avec l1Allemagne Fédérale e t la Tchécoslovaquie. Enfin, M. Pellias i n s i s t e beaucoup sur l e fdt que la. l o c a l i-sation e t la récupération des météorites (qui l'intéressent particulièrement) ne sont qu'un aspect du problème, e t qu'il faudrait i n t é r e s s e r des chercheurs à l'ensemble des phénomè-nes lumineux qui accompagnent l e s météores e t sont bien plu8 fréquents que l e s chutes de météorites au sol. LI I n s t i t u t Nation& d1 Astronomie e t de Géophysique e s t ratta-ché au CMS, e t a pour tache de coordonner l e s recherches, d' étudier e t de mettre en place l e s équipements lourds collec-t i f s e t de gérer l e s gros contrats de recherche liés aux ac-t i v i t é s spzntiéales.
  23. 23. Trois des laboratoires associés qui l e composent ont été vi-sités au cours de l'étude. , L ' I n s t i t u t de Physique du Globe de Paris étudie plusieurs d i s c i p l i n e s , dont deux pouvdent a p r i o r i avoir un rapport avec la détection des phénomènes r a r e s : la sismologie e t l e géomagnétisme. Ces deux domaines ont donc été abordés avec des spéciallistes, au cours de deux v i s i t e s à llIPG de Paris (cf. CR 35/0582 e t 56/0782). De mgme que 1'IPG de Strasbourg gère t r o i s réseau de s t a t i o n s siçmologiques (Nice, Fossé Rhénan, Aix), 1'IPG de Paris con-tr8le un réseau à fiette (Pyrénées). Sur 1000 Km2, 8 s t a t i o n s à peu près équidistmtes sont r e l i é e s à un s i t e central oh sont enregistrés l e s "évènements" (réception simultanée depuis plusieurs s t a t i o n s de signaux s i g n i f i c a t i f s ) . Ces données dé-jà t r i é e s sont acheminées e t stockées à Paris, ainsi que l e s enregistrements b r u t s s u r papier que peuvent produire 5 des 8 s t a t i o n s , Par a i l l e u r s , l ' e x i s t e n c e de phénomènes lumineux rmal expliqués associés aux séismes dans c e r t a i n s pays à for-t e a c t i v i t é a été évoquée. En ce qui concerne l e géomagnétisme, les a c t i v i t é s de 111P5 de Paris se décomposent en t r o i s points : - A l'observatoire de Chambon-la-Foret, l e champ magnéti-que t e r r e s t r e e s t enregistré en continu (une mesure par minute), avec une précision de 1 nano-Tesla (r 1 gama). - Un réseau de 30 s t a t i o n s r é p a r t i e s sur toute la France f a i t l'objet de mesures du champ magnétique une f o i s tous l e s cinq ans, ce qui permet de suivre l e s v a r i a t i-ons l e n t e s (cycles s o l a i r e s de 11 ms) e t de remettre à jour la carte maignétique de la France. - Sur l e réseau dtAretts (voir plus haut), l'activité sis-mique se t r a d u i t par des phénomènes piézoélectriques l i é s aux contraintes des roches. Dans l e but de décrire un signai. magnétique associé à une a c t i v i t é sismique,
  24. 24. on procède tous l e s 15 jours à des mesures locales en une vingtaine de points d i s t i n c t s pour '%raquerN e t me-surer des phénomènes magnétiques locaux. L'IPG dispose de compétences e t de matériels uniques pour l e s niiesures f i n e s de magnétisme, e t pourrait éventuellement envisager diverses formes de collaboration. Par a i l l e u r s , la l o c a l i s a t i o n de météorites i n t é r e s s e son laboratoire de cos-mochimie. . Un contact a été é t a b l i avec l'observatoire du Pic du M i d i e t de Toulouse ( c f , CR 32/0582), e t l e directeur M. Zahn s'est déclaré favorable à l'implantation d'un système de détection au Pic si l e GEPAN l e souhaite, . Le Centre de Recherches Atmosahérioues Camistrous, près de Lannemezan, dépend de l'Institut e t Observatoire de Physique du Globe du Puy-de-Dôme (Clermont-Ferrand). Les d i f f é r e n t e s recherches sur l e s nuaiges e t l e s précipitations qui y sont menées ont conduit l ' é q u i p e chargée de la gkotogr~étrieà développer des caméras "plein c i e lw permettant d'effectuer des p r i s e s de vues avec une ouverture de 2H stéradians. Cet hstrument inhabituel présentaat un intérgt potentiel évident pour une surveillance du c i e l , des contacts ont été p r i s avec M. Dessens à Caimpistrous (cf, CR 46/0682 e t 49/0782). L a caméra plein c i e l consiste en un montage dans lequel une caméra classique est suspendue verticalement en visant l e bas en direction d'un miroir hémisphérique ( f i n i t i o n optique). Parmi l e s phénomènes observés, on notera l e s nuages "nocti-lucentslf dhs à la condensation créée par l e s tirs de fusées, d'une proéminence (mat, tronc d'arbre,. . . ). et l e s feux de Saint-Elme parfois présents après un orage au-dessus D'autre p a r t , un spéciæliste de la t é l é d é t e c t i o n a c t i v e de 1' atmosphère, M. Sauvageot ( r é f , (1 8) ) , t r a v a i l l e à Campis-trous avec un radar météorologique Doppler 8 m (développé sous contrat DRET).
  25. 25. -II.- 1 -.IO-. -L-ab-or-a t-oi-r e-s -u n-i v-e r-s i-t a-i r e-s .- Trois laboratoires u n i v e r s i t a i r e s ont f a i t l ' o b j e t de v i s i-t e s au cours de l'étude. . Le Laboratoire de Physique de 1'~tmosphère de Toulouse (cf. CR 20/0582) e s t spécialisé daas 1' étude de lai physique des nuages e t de l ' é l e c t r i c i t é atmosphérique. En paticulier, en ce qui concerne la foudre, il collabore avec 1'ONERA dans l e programme COPT (cf. para. 11.1.5.). . Dans l e Laboratoire de Physique de 1'Exoswhere de llUniversi-té de P a r i s VI qu'il d i r i g e , M. Delloue s'occupe principale-ment de radars ntrainshorizonu à rétrodiffusion ionosphérique (cf. CR 52/0782). Installes à Valensole, près de Manosque, ils assurent deux zones de couverture : la mer du Nord e t 1' Atlantique. Emettant entre 1 e t 30 MHz avec un faisceau tr6s d i r e c t i f en aimut, ces radars permettent d'observer la sur- & faCe du globe à plusieurs m i l l i e r s de kilomètres de distance. L' appl i c a t ion principaile e s t l1ét ude de 1' é t a t de sur f a c e de la nier, qui nécessite une analyse spectrale fine e t des cd-culs numériques complexes. D'autres i n s t a l l a t i o n s du laboratoire (au CESTA, près de Bor-deaux) servent à.étuàier l e s i r r é g u l a r i t é s du champ magnéti-que t e r r e s t r e e t à détecter l e s modifications de l'ionisation dans 1' atmosphère. . A l'université de Paris-Sud (Orsay), l e Laboratoire de Physi-que des Solides comporte un Groupe c lu ri disciplinai ire d'Ana-lyse Ionique, dirigé ' par M. Lorin (cf. CR 29/0582). Spécia-l i s t e des e f f e t s isotopiques dans l e s météorites (son groupe dispose dl appareillages t r è s sophistiqués), M. Lorin e s t , à l ' i n s t a r de M. Pellas (cf. para. 11.1.8.), un lfclient poten-t i e l" t r è s motivé pour un système qui permettrait la l o c a l i-sation des météorites. Bien au courant des réseaux existant dans dfautres pays, il a fourni une l i s t e d'adresses u t i l e s pour la s u i t e de l'étude.
  26. 26. Il y a dans le monde de t r è s nombreux astronomes amateurs gui représentent une capacité d' observation considérable. Deux astronomes professionnels belges maintiennent à jour chaque année un r é p e r t o i r e d e s sociétés dlaistronomes ama-t e u r s : llIDAAS (réf.(lg)). Sur le plan national, les deux sociétés les plus importantes sont l'Association Française d'Astronomie (@A) e t la Société Astronomique de France (SAF). L'une des a c t i v i t é s de ces amateurs e s t l'observa-tion des météores, qui ne nécessite pae de moyens considé-rables. Une rencontre avec un représentant de la SAF (cf. CR 13/ 0482) a prmiis de savoir qu'il ne serénit gais du tout impos-sible de mobiliser l e s amateurs pour une cmpagne d'obser-vation, à condition que l'idée s o i t i n t r o d u i t e par un as-tronome professionnel. Au cours de la v i s i t e du CERGA (cf. CR 64/1082), il est ap-paru que les membres de llAFA orgainisaSent des campagnes d' observation des étoiles filantes (réf.(20) e t (Zl)), e t mé-me que des systèmes de datation mettant en jeu des récep-t e u r s radio du commerce (modulation de fréquence) avaient é t é utilisés. .11..1..12.. . .S p.é.c i.a l.i s.t e.s. d.lo.pt.o-.él.ec.tr.on.iq ue. Les réflexions sur le thème no 6 (voir para. IV.2.) ont con-duit rapidement à sliatéresser aux perfortuances des systèmes de détection opto-électroniques du type CCD. Plusieurs v i s i-t e s ont été organisées pour rencontrer des chercheurs qui, pour diverses raisons, avaient eu à étudier les possibili-t é s o f f e r t e s sur le marché dans ce domaine. En dehors des contacts d é j à mentionnes (en p a r t i c u l i e r , voir CR 63/1082), certchins services du CKES ont été v i s i t é s (cf. CR 58/0882 e t 67/1082), dnsi qu'un s p é c i a l i s t e de llINRIA (cf. CR 61j0982).
  27. 27. II,2, Techniques de détection. Les paragraphes qui suivent présentent une revue des d i f f é-r e n t e s techniques de détection mises en jeu dans les labora-t o i r e s e t organismes f r a n ç a i s contactés au cours de l'étude (thèmes 1 e t 2). Le RADAR e s t un instrument qui permet d'effectuer une t é l é-détection active de c i b l e s , lf exploration du volume sondé pouvatnt se f a i r e dams l e s t r o i s dimensions e t en fonction du temps. Ses caractéristiques principales de fonctionnement sont l e s suivantes : - fréquence de l'onde porteuse, - durée e t fréquence de récurrence des impulsions ( l o r s-qu'il y en a), - p>uissbnce émise (moyenne ou de c r ê t e ) , - d i r e c t i v i t é de l'antenne ( l i é e à son diagramme de ray-onnement), - section efficace de la cible (fonction de la fréquence). On distingue l e s radars incohérents, daas lesquels l'informa-t i o n de phase n'est pas prise en compte e t qui ne permettent que des mesures de distance, e t l e s radars cohérents avec l e s-quels on peut mesurer la vitesse radide des c i b l e s grâce à l'effet Doppler. En f a i t , de nombreuses variantes existent, mettant en jeu d i f f é r e n t e s techniques plus ou moins sophis-tiquées (comme la compression d'impulsions, qui améliore sen-siblement l e rapport s i g n a l s u r b r u i t ) , e t sont abondamment d é c r i t e s daans l e s ouvra;ges s p é c i a l i s é s ( v o i r par exemple la réf.(18>). Par a i l l e u r s , dans l'optique de c e t t e étude, il e s t u t i l e de classer d'un c8té l e s radars d i r e c t i f s (faisceau é t r o i t ) , u-t i l i s é s pour la poursuite ou les sondages atmosphériques, e t
  28. 28. de l'autre l e s radars de surveillance, conçus pour couvrir un espace important (faisceau large, au moins en s i t e ) . En e f f e t , si ltutilisation des seconds pour la surveillance du c i e l e s t naturellement envisageable, l e recours aux premiers nt aturaïit de sens que s' ils devaient ê t r e asservis (pointage) à un autre système de surveillaince, Un dernier point important qu'il convient de rappeler sur l e pJ.m des généralités e s t qu'un radar moderne comporte deux graindes composaut es : - le partie électronique (HF) qui assure l'émission, la réception, la aodulaition/démodulation des signaux élec-tromagnétiques, - la partie informatique q u i e f f e c t u e en temps r é e l tous l e s traitements : i d e n t i f i c a t i o n d'échos sur d i f f é r e n t s c r i t è r e s , traitement dynamique de successions d'échos (radar à impulsions), génération d'informations synthé-tiques, etc... Pour une r é a l i s a t i o n donnée, l'ensemble de ces deux compasan-t e s e s t t r è s spécifique d'une application, et ne permet en général de prendre en compte que l e s évènements recherchés, Il faut cependant souligner que si l e s performances électro-niques ( e t de propagation) sont relativement gelées pour un équipement donné, l e traitement informatique r e s t e par essen-ce assez souple, e t ceci d'autant plus qu'il e s t effectué sur une unité plus confortable au niveau de la programmation ( m i-cro ou mini). Les d i f f é r e n t s types de radars rencontrés au cours de l ' é t u-de e t l e s commentaïires qu'ils suscitent du point de vue de la détection des phénomènes aérospatiaux r a r e s sont l e s s u i-vants : . Les radars météorologiques, conventionnels ou Doppler, sont u t i l i s é s opérationnellement pour détecter, l o c a l i s e r et quan-t i f i e r l e s p r é c i p i t a t i o n s , ainsi que pour déterminer la vi-tesse des vents en aititude en poursuivant des ballons l i b r e s .
  29. 29. Dans l e domaine de la recherche, ils aïinrentent l e s modèles de prévision avec l e s mesures de diverses quantités physi-ques d'indice de r é f r a c t i o n , etc., . : champs tridimensionnels de v i t e s s e , de réflectivité, Les modèles de radars rencontrés (MELODI, RODIN, RONSARD,.,.) u t i l i s e n t des longueurs d'onde comprises entre 1 cm e t 10 cm, avec des impulsions de 0,4 à 4 ps e t des puissances cr8te de 7 à 700 KW. La largeur de l e u r faisceau (à -3 dB) est toujours de l'ordre de l0 à 2O . Ce type de radars présente a p r i o r i peu d1intér8t pour la dé-tection systématique de phénomènes r a r e s dans l'atmosphère, d'une part parce que l e s fréquences porteuses traversent re-lativement iaal l e s basses couches de l'atmosphère, e t d'autre part en raison de la directivité des aériens (surveillance i m-possible, poursuite possible avec c e r t a i n s modèles mais avec de sévères l i m i t a t i o n s en v i t esse aingulaire) , . Les radars de poursuite de s a t e l l i t e s sont essentiellement de type secondaire ( c i b l e coopérative) e t donc sans intérat pour 1' étude. Cependant les m i l i t a i r e s disposent également de radars primatires (à échos de peau) à impulsions, t r a v a i l-lant vers 5 GHz avec compression d'impulsions. Leur portée atteint plusieurs centaines de kilomètres. . Les seuls réseaux de radars de surveillance fonctionnant en permanence sont ceux des aviations c i v i l e et milit a i r e . Prévus pour détecter des aéronefs (section e f f i c a c e de l ' o r-dre de 2 2 EU ) dans une certaine fourchette d'altitudes ne dé-passant pas 40 Km, ces radars à impulsions plus ou moins so-phistiqués t r a v a i l l e n t en bande S (10 cm) ou en bande L (23 cm) , avec des diâgranmes de rayonnement d i r e c t i f s seulement en azimut. La s p é c i f i c i t é des c r i t è r e s de prise en compte de c i b l e s rend ces réseaux inopérants pour la détection de phé-nomènes rares. seuls c e r t a i n s développements à venir du c8té m i l i t a i r e présentent un i n t é r ê t potentiel dans l e cadre de la présente étude (cf. pas. I V , 1 . ) .
  30. 30. . Le radar ST dont s'occupe M. Crochet, chef du LSEET de Toulon (cf. CR 65/1082), présente un grand intéret pour l e sondage verticad de l'atmosphère. Un réseau de dipales répmtis sur un hectare émet à 50 MHz par impulsions de 100 KW e t de quel-ques millisecondes de durée (récurrence à 1 KHz). Ce radar mesure directement l e s mouvements des vents e t des turbulen-ces dans ltatmosphère, à l'aide d'un système de traitement en temps r é e l des données reçues (FFT) qui fournit l e s parâmè-t r e s principaux (puissance, Doppler, b r u i t , , . .) . Il faut rappeler i c i l ' i n t é r ê t que présente pour l e s préoc-cupations du GEPAN l'expérience du LSEET en matière dl "ano. mailiesn de propagation (réflexions ionosphériques, guidage troposphérique,,.,). . Le radar météorique u t i l i s é pendant plusieurs années par l e CRPE u t i l i s e comme c i b l e s l e s traînées ionisées créées par la rentrée dans la hatnte mésosphère (80 à 110 Km) des météo-res. Ennettant en continu à 30 MHz, avec une puissance de 4 KW e t une ouverture de 20° , ce système met en jeu un mini-cstlcu-lateur coup16 qui sélectionne l e s échos selon des c r i t è r e s de forme e t de distance bien définis. Utilisés en mono-statique ou en bi- statique , c e s r a d a r s ont principdement permis l'étude des vents en haute altitude, en n'ntilisaat l e s trdnées ionisées que comme des traceurs. Ce-pendant certdns chercheurs, comme M, Delcourt, s'en sont ser-v i s pour effectuer des études sur la trajectographie des me-t é o r e s (cf. CR 23/0582). Ne s e r a i t- ce que pour c e t t e raison, l e rad= météorique est une des r é a l i s a t i o n s l e s plus direc-tement u t i l i s a b l e s pour la détection qui i n t é r e s s e l e GEPAN. . Le radar vtramshorizonM (à r é t r o d i f fusion ionosphérique) du laboratoire de physique de l'exosphère de M. Delloue (Univer-s i t é de Paris V I : cf. CR 52/0782) fonctionne entre 1 MHz e t 30 MHz avec des impulsions de 100 à 500 ps et 100 KW de puis-sance de crete. Deux réseaux d'antennes de plusieurs centai-nes de mètres de long permettent d'effectuer la couverture de p l u s i e u r s mi l l i o n s de K~sIu~r l'Atlantique e t la Mer du Nord, $race à la réflexion des ondes sur l e s couches ionos-
  31. 31. Ce type de radar permet la télédétection de phénomènes e t d' objets a u s s i v a r i é s que l e s bateaux, l e s avions, l e s v i l l e s , l e s trdnées ionisées des météores,... Le trdtement des don-nées b r u t e s n é c e s s i t e cependant une excellente compréhension de lai structure de l'ionosphère, en raison des e f f e t s com-plexes sur l e signal du transit à travers l e s d i f f é r e n t e s cou-ches (dynamique du plasma ionosphérique). Une autre instdlaition, près de Bordeaux, permet l ' é t u d e de certaines i r r é g u l a r i t é s du champ magnétique t e r r e s t r e . Sa C a-pacité de détecter l e s modifications de l ' i o n i s a t i o n dans 1' atmosphère la rend potentiellement intéressaute dans l ' o p t i-que des phénomènes rëwes. En conclusion sur l e s radars, on r e t i e n d r a llintér&?t des dis-p o s i t i f s travaillant en ondes décamétriques (voire hectométri-ques) , qui traversent bien l*aitmosphère, pour assurer la sur-veillame de zones importantes en superficie e t en a l t i t u d e . Dans tous l e s cas, l e radar pose l e problème du compromis en-t r e 1' acckamulation d* un nombre prohibitif dl échos "brutsu de toutes natures e t la sélection en temps r é e l selon des c r i t è-r e s prédéfinis, qui e s t incompatible avec la surveillance de phénomènes inattendus. -11.-2.2.- - -Dé-te-ct-eu-r s- é-le-ctr-om-a-gn-ét-iqu-e-s. Paz opposition avec la détection active qu'effectue l e radar, ce paragraphe t r a i t e de la détection de type passif, dans l e s domaiines électromagnétique, magnétique e t électrostatique. La campagne de mesures effectuée en 1977 à Saint-Privat d'Al-l i e r par 1'ONERA ( e n t r e a u t r e s ) a é t é axée sur l e s points sui-vants :
  32. 32. - l o c a l i s a t i o n des décharges d ' é l e c t r i c i t é s t a t i q u e à 1' aide d'un réseau de moulins à chmp (mesure de la corn-posainte v e r t i c a l e du chantp, avec une portée maximale de 20 à 25 Km), - mesure des champs magnétiques i n d u i t s par l e courclnt de la décharge (10 à 100 KA), - c a r a c t é r i s a t i o n des rayonnements électromagnétiques (maximum vers 100 MHz). Depuis c e t t e campagne, aucun autre réseau de détection des décharges dtélectricité atmosphérique n'a é t é mis en place en France. La portée des détecteurs é l e c t r o s t a t i q u e s e t maignétiques e s t trop faible pour qu'ils soient intéressants autrement que de façon t r è s locaile. En ce qui concerne la détection électroma-gnétique à moyenne e t grande distance, on conlmdère comme par-faitement adéquat l e matériel américain standaird LLP, m a i s il n'est pas u t i l i s é de manière opérationnelle en dépit du be-soin exprimé par de nombreux organismes de détecter la foudre. Le LLP permet de suivre l e s d i f f é r e n t e s phases d'évolution dt un orage à 200 Km de distance. Bien q u ' i l ait été m i s en place pour détecter d'autres phéno-mènes (non n a t u r e l s ) , il faut mentionner l e réseau de s t a t i o n s que gère l e LDG, e t q u i p o u r r a i t fournir des indications pré-cieuses si une détection électromagnétique de la foudre de-v a i t effectivement ê t r e envisagée (voir annexe c l a s s i f i é e du CR 5 1 /0782, ~01.2' ) . Les différentes mesures du champ magnétique t e r r e s t r e dont e s t chargé l'Institut de Physique du Globe de Paris (cf. CR 56/0782) n'ont pas d ' i n t é r ê t direct pour la détection des phénomènes r a r e s , car e l l e s concernent des v a r i a t i o n s s u r des périodes longues (5 as sur la France, 10 minutes à Arette). Il en va de même pour l'observatoire rapide de Garchy (fréquences del' ordre du Hertz). On r e t i e n d r a cependant l e s compétences tout-
  33. 33. à- f a i t uniques de 1'IPG en matière de mesures t r è s f i n e s du champ magnétique t e r r e s t r e . -II- .2.-3. - -Dé-te-ct-eu-r s- s-ism-iq-u-es-. Les principaux organismes concernés par l e s mesures sismiques sont l e s I n s t i t u t s de Physique du Globe e t l e LDG. En France métropolitaine, il existe 4 réseaux de stations sisrnologiques gérés par l e CNRS : ceux de Nice, du Fossé Rh&- nan e t d'Aix relèvent de llIPG de Strasbourg, tandis que 1' IPG de Puis possède c e l u i dl Arette (Pyrénées) (cf. CR 35/0582). Celui- ci , composé de 8 s t a t i o n s r é p a r t i e s s u r environ 1000 Km2 , fournit des données p r é t r a i t é e s (névènements'' correspondant à des enregistrements concoaitants dans plusieurs s t a t i o n s ) , e t c e r t a i n e s données brutes sur papier. Le LDG, dont une mission secondaiire consiste à s u r v e i l l e r la sismicité en Framce, opère un réseau qui l u i e s t propre e t met en jeu des équipements d i s t i n c t s de ceux des IPG (cf. CR 51/ 0782). En tout é t a t de cause, ce type de capteur présente peu d'in-t é r ê t pour la détection des phénomènes aérospatiaux r a r e s en raison des deux constatations suivantes : - Le couplage entre l'air e t la t e r r e étant extrhement f a i b l e , l e s coups de foudre au sol ne sont pas du tout détectables à l'aide de sismographes. Une recherche en archives f a i t e pair l e LDG a montré que la chute d'une grosse météorite (113 Kg) n'avait pas ét6 "vuen par des s t a t i o n s moyennement éloignées (150 Km). Les espoirs qui avaient été formulés dans ce domaine dJ application semblent donc peu fondés ( voir f i n du ~01.2').
  34. 34. -II.-2.4-. - -Dé-te-ct-eu-r s- a-co-us-t iq-u-es-. Les ondes acoustiques e t l e s ondes de gravité qui se prop-gent dans l1at mosphère sont pratiquement i n d é t e c t a b l e s par des moyens sismiques, en raison du t r è s faible couplage air-t e r r e évoqué au paragraphe précédent. La détection de ces ondes peut &tre effectuée directement à l' aide de micro-barographes (baromètres d i f f é r e n t i e l s t r è s sensibles), ou indirectement en utilisant l e s perturbations créées dans l e s couches ionosphériques (modulations des den-s i t é s électroniques) : on met a l o r s en jeu un sondeur ionos-phérique (radar Doppler travaillant entre 3 et 5 MHz). Le LDG a acquis l'expérience de ces techniques (cf, annexe clas-s i f i é e du CR 51/0782). A propos de détection acoustique, on peut r e t e n i r l ' u t i l i t é d'un simple microphone pour l e s mesures de niveau kéronique (nombre de jours par an où 1' on entend au moins une f o i s le . tonnerre). De plus, c e r t a i n s a r t i c l e s sur l e s météorites men-tionnent des sons c a r a c t é r i s t i q u e s qui pourraient également 8tre enregistrés à l'aide d'un microphone de qualité. Enfin, dans la catégorie des détecteurs a c t i f s , on peut no-t e r l e SODAR (sondeur acoustique Doppler) qu'utilise l ' é q u i-pe "basse atmosphère" du CRPE pour étudier la dynamique de la couche limite atmosphérique. En coopération avec 1'EERM (~étéorologieN ationde) e t l e Laboratoi re de Météorologie Physique de Clermont-Ferrand, l e CRPE é t a b l i t des p r o f i l s de vent A lIa,i.de d'un SODAR t r i p l e . -II- .2.-5. - -Dé-te-ct-eu-r s- o-pt-iqu-es-. Les instruments optiques l e s plus u t i l i s é s pour s u r v e i l l e r l e c i e l nocturne sont l e s télescopes des astronomes profes-sionnels e t amateurs, Ils ont généralement une ouverture an-guldre t r e s f a i b l e qui l e s rend inadéquats pour la détection
  35. 35. de phénomènes r a r e s e t f o r t u i t s , Seuls l e s télescopes de Schmidt (miroir prinrire sphérique e t correction par une lame asphérique) ont un champ important, qui peut a t t e i n d r e 20° ou 300. Un exemple t r è s s i g n i f i c a t i f e s t donné par l e grand télescope de Schmidt du CERGA à Grasse (cf. CR 64/1082) qui s e r t à l'étude des astéroxdes e t des comètes. La construction d'optiques à t r è s grand angle e t à hautes performances, que ce s o i t dans l e spectre v i s i b l e ou dans 1' u l t r a v i o l e t , constitue la spécidit é du Laboratoire dl Astro-nomie Spatiale de Marseille ( c f . CR 53/07821. Les r é a l i s a-t i o n s l e s plus spectaculêires de ce laboratoire sont des i n s-truments embarqués sur s a t e l l i t e s (projet franco-soviétique PIRAMIG à bord de SALIOUT 7, caméra pour SPACELAB). Il s'a-git d' équipements t r è s sophistiqués e t cobteux, Différents cwteurs optiques à t r è s grand angle, de q u a l i t é plus modeste, ont été r é a l i s é s en France pour des études par-t i c u l i è r e s : . D e s caméras à grand angle sont u t i l i s é e s par llONERA pour c o r r é l e r des observations optiques de la foudre avec d'autres signaux (électronragnétiques). Ceci est à rapprocher de l'étu-de par voie optique des éclairs sur Vénus dans l e cadre des pro j e t s russes VENERA. Le LDG a égdement l'expérience de systèmes mixtes comportant une surveillance optique à t r è s grand angle d'ouverture. . Le Centre de Recherches Atmosphériques Cantpistrous, où l ' o n étudie la couverture nuageuse, e s t doté d'une caméra "ciel totadt' pour la photogrammétrie, Elle est constituée d'une ca-méra Beaulieu de 16 mm suspendue à 2 m du sol e t pointant vers un ntiroir hémisphérique posé au sol. Ce d i s p o s i t i f per-met l1ob servat ion de 2fl s t é r adi ans . Quelle que s o i t la f i n i t i o n du miroir, un t e l d i s p o s i t i f ne permet pas de mesures géodtrlques précises en s i t e . . Au Centre dlEtude Spatiale des Rayonnements de Toulouse,
  36. 36. M. Hurley t e n t e de mettre en évidence une c o r r é l a t i o n e n t r e l e s sursauts gamnra e n r e g i s t r é s s u r c e r t a i n e s é t o i l e s (par la sonde soviétique VENERA) e t des é c l a i r s optiques dont la du-rée e s t de l'ordre de la seconde, Il u t i l i s e pour cela une canera TELEPHOT de 105O dl ouverture avec laquelle sont enre-g i s t r é e s des vidéo-caissettes. Une première campagne du acqui-s i t i o n a. eu l i e u cet é t é au Pic du Midi. L'observation des c a s s e t t e s enregistrées permet de formuler deux c r i t i q u e s à l'égard de ce d i s p o s i t i f dont l e s o b j e c t i f s sont t r e s proches de ceux du GEPAN t d'une part, 1' accumula-t i o n d'images sous forme d'enregistrement continu e s t ingéra: ble, e t d'autre part l e tube NOCTICON a une rémanence beau-coup trop importaate pour permettre de bien suivre l'évolu-tion de phénomènes sporadiques. . La détection à r é a l i s e r en avad d'un d i s p o s i t i f optique peut mettre en jeu des composants opto-électroniques dlappmition récente. Certadns laboratoires ont déjà acquis une solide ex-périence dans ce domaine, e t de nombreux systèmes d'imagerie à baise de d4tecteurs CCD existent ou sont en cours dtélabo-r a t i o n (cf. CR 58/0882, 61/0982, 63/1082 e t 67/1082). C'est en pacticulier l e cas de ltIMSP de Nice, où M, Vernin mesure des v i t e s s e s de vent en ailtitude par observation de la scin-t i l l a t i o n des é t o i l e s : son système de détection d o i t a v o i r des performances t r è s poussées à la f o i s en s e n s i b i l i t é e t en absence de rémanence, ce qui l'a conduit à étudier tres en détail l e mairché des capteurs optro-électroniques et des amplificateurs de brillance. Dane l e domaine de la t é l é d é t e c t i o n a c t i v e , on peut mention-ner l e LIDAR (émission LASER et mesure au télescope), utilisd en météorologie. Cet instrument a peu dtintérQt pour l e sujet de la présente étude.
  37. 37. 11.3. Phénomènes concernés. Sans que la l i s t e s o i t exhaustive, un certain nombre de phe-nomenes aérospatiaux rares (susceptibles d'être détectés par un moyen ou par un autre) ont é t é i d e n t i f i é s au cours de 1' &tude, Les paragraphes suivants présentent ces phénomènes et la s i t u a t i o n a c t u e l l e en France en ce qui concerne l e u r dé-tection, -11.-3 -. l . - -Mé-té-or-es- e-t -mé-té-or-i t-es-. Contrairement à ce qui se pesse dans plusieurs pays voisins (voir para. III.3,), il n ' e x i s t e actuellement en France au-cun d i s p o s i t i f de surveillance systématique des r e n t r é e s dans llatmosphère de météores ou a u t r e s bolides. Seules quelques campagnes d'observation i s o l é e s sont organisées.par c e r t a i-nes associations d'astronomes amateurs, à l'occasion de la traversée par laTerre dlessatiiiss de météores, Le principe de ces observations consiste à f a i r e de longues poses photogra-phiques à 1'aii.de d'un appareil à grand angle (type Fish-eye). Dass l e s milieux astronomiques professionnels, il existe peu d'intéret pour étudier l e s bolides e t l e u r s t r a j e c t o i r e s , e t aucun enregistrement n ' e s t gardé lorsque l'un d'eux e s t 0b-serve fortuitement . En revanche, il y a en France plusieurs s p é c i a l i s t e s de l'a-nailyse des matériaux e x t r a t e r r e s t r e s de grchnd renom qui sont des c l i e n t s p o t e n t i e l s t r è s motivés pour un sous-produit de la détection des météores : l e cadcul des points de chute au sol des météorites, permettant l e u r l o c a l i s a t i o n e t l e u r col-l e c t e sur l e t e r r a i n . Cette a c t i v i t é de trajectographie qui, comme nous l e verrons plus l o i n , e x i s t e daas dlautres pays, prend toute sa valeur si l'on sait que jusqulà présent l e nombre totæl de météorites r e c u e i l l i e s sur l e sol français s'élève a 62, l e rythme actuel étant de l ' o r d r e d%ne météo-r i t e tous l e s cinq ans.
  38. 38. Comme l e souligne M. Pellas (cf. CR 57/0882), il e s t impor-tanit et urgent de doter la France d'un système de détection de ces phénomènes, fQt-il modeste, non seulement pour l e bé-néfice des ntinérdogistes spécidisés comme lui-m&me ou Mo Lorin, mais aussi pour s u s c i t e r des études o r i g i n a l e s sur l e s phénomènes lumineux associés aux rentrées de bolides dans l'atmosphère e t sur l e s t r a j e c t o i r e s de ces o b j e t s (voir à ce s u j e t l e s résolution8 de la 18ème assemblée généraile de lfIAU, Co~ssion22 , au para. 111.3.). Enfin il faut rappeler l e s tramaux de trajectographie, à ca-ract ère nécessairement s t a t i s t i q u e , effectués au CRPE lors-qu'il disposait de deux radars météoriques, notamment par Mo Delcourt (cf. CR 14/0482 e t 23/0582). -11.-3.2-. - -El-ec-tr-ic-it-é -atm-o-sp-hé-ri-qu-e. La foudre constitue une &ne t r è s importante pour de nombreux organismes qui ont à gérer des équipements r é p a r t i s sur l e t e r r i t o i r e (antennes, pylbnes, s t a t i o n s météorologiques, dé-tecteur sismologiques, etc...). Il e x i s t e s u r l e marché des matériels inégalement efficaces pour assurer une protection contre l e foudroiement e t l e s dégats causés par l e s courants de déchctrge. En collaboration avec l e CNET, l e LMD, llEERM, l e LPA e t le CEA, llONERA effectue depuis plusieurs années des recherches sur l e s c a r a c t é r i s t i q u e s de la foudre (réf.(8)). D'abord sur l e s i t e de Saint-Privat d'Allier, puis dans l e cadre du pro-gramme COPT en Ccte-dllvoire, ces travaux se poursuivent au Nouveau-Mexique avec l e programme TRIP, dans lequel p a r t i c i-pent llUSAF et d e s u n i v e r s i t é s anséricaines. Le but e s s e n t i e l de 1'ONERA est de bien caractériser l e s d i f-férentes ltsignaturesll de la foudre en vue d'une détection rapprochée fine. En e f f e t , sur l e plan de la détection à dis-tance, il e s t admis que l e d i s p o s i t i f américain LLP (Lightning
  39. 39. Location and protection) vendu pour environ 300 KF "clé en main1* e s t devenu un standard t r è s s a t i s f a i s a n t : composé de deux antennes e t d'un matériel informatique programmé, l e LLP permet de suivre l e s phaises successives dlun orage jus-qu'à 200 Km de distance. Le phénomène "coup de foudreH, qui peut sembler ponctuel à llobservateur, est en fait extrêmement complexe, mettant en jeu plusieurs millions d'évènements élémentaires successifs (cf. CR 45/0682 para.11.). Après toute une phase de propa-gation par "bonds1* de précurseurs, pendant laquelle est émis un signæl électromagnétique Hl? dont l e spectre a t t e i n t 1 GHz, l e "return strokew ( é c l a i r v i s i b l e constitué d'un cand de pJasma de quelques centimètres de diamètre entouré de déchar-ge corona;) est accompagné d'une émission vers 100 KHz a i n s i que du tonnerre. Le tout dure environ une seconde. Sur l e plan de la détection systématique de la foudre, r i e n nt existe actuellement en France, contrairement à dl a u t r e s pays. La détection locde peut mettre en jeu l1électromagné-tisme, l ' é l e c t r o s t a t i q u e , l'optique, llacoustique; la détec-tion à distance ,au niveau du coup de foudre, ne peut u t i l i-ser que des moyens électromagnétiques ou optiques. Le repé-rage dléclacirs à t r è s grande distance par goniométrie est possible dans l e s fréquences de quelques dizdnes de KHz, en raison des e f f e t s de guidage troposphérique. La détection active des é c l a i r s par radar est rendue possible par le f a i t que le plasma dense (1 018 ions/cd) du return stroke se comporte comme un r é f l e c t e u r p a r f a i t (réf.(18) p. 102-105). En France, l'aititude des é c l a i r s ne dépasse jamais 12 Km, e t leur longueur 6 Km. Dms d'autres contrées, l'altitude at-t e i n t parfois 20 Km e t la longueur 10 Km. Enfin, il faut noter c e r t a i n s aspects t r è s p a r t i c u l i e r s de l a foudre : - l e s "super-boltsM, observés à Socorro, se présentent
  40. 40. comme des é c l a i r s horizontarux d'environ 100 Km de long. - dans c e r t a i n s pays (Suède, Japon) on observe des "ora-ges d'hivern dans lesquels l e s p o l a r i t é s entre nuage e t sol sont inversées. - la foudre en boule, qui f a i t 1' objet d'innombrables té-moignages, e t qui semble pouvoir s' expliquer sur l e plan théorique par un plamna confiné, n'a jamais pu 8- t r e provoquée a r t i f i c i e l l e m e n t , en dépit des i n s t a l l a-t i o n s spécifiques q u i ont été f a i t e s à Saint-Privait d' A l l i e r initialement dans ce but. Les comptes-rendus de v i s i t e s du volume no 2 comportent plusieurs témoignages de s c i e n t i f i q u e s contactés au cours de l'étude. Le SGDN a transmis au GEPAN des 616- ments d' information sur la foudre en -boule, qui ont permis de rédiger un document de t r a v a i l (réf.(22)). '6 Personne en Franc> n'utilise n i n'envisage d'utiliser des images de s a t e l l i t e (METEOSAT) pour locæliser l e s zones dl a c t i v i t é srageuse, -II- .3.-3. - -Au-tr-es- p-hé-no-mè-ne-s -r a-r e-s . Au cours de c e t t e étude, quatre autres phénomènes lumineux razes ont été mentionnés : . Dans l e s r égions de f o r t e a c t i v i t é sismique (~rèceT, urquie, Japon, Chine), on observe parfois juste avaint ou pendant les séismes des phénomènes lumineux qui se présentent comme de p e t i t e s aurores (provoqués pas des aérosols ?). . Depuis 1928, des chercheurs pensent qu'aux sursauts gamnta enregistrés sur certaines é t o i l e s se superposent des é c l a i r s optiques d'une durée de quelques secondes e t d'une i n t e n s i t é correspondant à une magnitude comprise entre 2 et O (travaux du CESR),
  41. 41. . L e s "nuages noctilucentsH sont des nuages a r t i f i c i e l s qu'on observe à l'occasion de tirs de fusées, e t qui correspondent à la. présence de vapeur d'eau à une a l t i t u d e de 70 Km : ces nuages de glace sont éclatirés par l e s o l e i l , même tard dans la n u i t , et ils peuvent s'étaler dans l e c i e l sur des milliers de Km2 . . Les feux de Saint-Elme, qu'on observe pairfois après un orage au dessus d une proéminence (m&t, tronc dl arbre) , se présen-tent comme des lueurs énormes e t durables. Il s'agit en f a i t d'une décharge lente par e f f e t corona (comme dans une lampe au néon) l e long d'un champ é l e c t r i q u e e x i s t a n t entre un cu-mulo- nimbus e t l e sol. Par.extension, on peut assimiler à un phénomène r a r e l'appa-r i t i o n dans l e c i e l d'un s a t e l l i t e a r t i f i c i e l . La s i t u a t i o n passée e t présente en France dans l e domaine de leur détec- .tien et de leur poursuite (en dehors des systèmes coopéra-tifs) faLt l'objet du CR 48/0682 (annexe c l a s s i f i é e , ~01.2~).
  42. 42. SOMMAIRE DU VOLUME No 1 00000000000000000000C000 1, PRESENTATION DU PROBLEME 1.1 . Les phénomènes aérospatiaux r a r e s 1.2. Thèmes de réflexion 1.3. Organisatian pratique de 1' étude II. 1 . Or~anismes contactés 11. LA SITUATION EN FRANCE II. 1 .1. L' Avi &ion Civile II. 1.2. L1 Aviation M i l i t a i r e 11.1.3. La Météorologie Nationale II. 1 -4. La Défense Nationale 11.1 -5. L'ONERA 11.1.6. Le CRPE 11.1.7. Le CNRS : Section VI1 11.1.8. Le CNRS : Section XIV 11.1 .9. L'INAG 11.1.10. Laboratoires u n i v e r s i t a i r e s II. 1 .Il. Les astronomes amateurs 11.1.12. Spécialistes dlopto-électronique 11.2. Techniques de détection 11.2.1. Les radars 11.2.2. Detecteurs électromagnétiques II .2,3. Détecteurs sismiques II .2.4, Détecteurs acoustiques II .2,5. Dhtecteurs optiques 11.3. Phénomènes concernés 11.3.1. Météores e t météorites I I 2 E l e c t r i c i t é atmosphérique II .3.3. Autres phénomènes r a r e s

×