1. ETUDE SUR LA DEIlECTION DES PHENOMENES AEROSPATIAUX RARES
2. ETUDE SUR LA DEZECTIOI DES PHENOMIBES AEROSPATIAIlX RBRES
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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. 1. PRESEEJTATION DU PROBLEME.
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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. 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. 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. - 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. II. LA SITUATION EN FRANCE.
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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. 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. 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. 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. - 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. - 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. 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. 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. 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. 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. 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. -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. 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. 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. . 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. 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. 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. 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. -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. 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. 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. 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. 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. . 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. 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. - 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. 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. -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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. . 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. 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
