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- Protection contre la foudre : Les d i f f é r e n t s domaines à 
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- A l'aide d'un modèle de propagation pour l e s "sferics", 
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- dans une s t a t i o n aillemande de l'Antarctique, - en Inde, 
- en Suisse. 
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spatiale des é c l a i r s , 
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Description des énrissions associées aux décharges : 
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foudre...
inverse, la propagation vers l'espace étant très atténuée, 
l e s conditions de détection "par au-dessusw sont t r è s dé-...
Détection du s o l et/ou d'avion : 
Sur l e plan de la détection opérationnelle, de nombreuses réa-l 
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t e , e t de l e s valider à l'aide d'une vérité-terrhn acquise 
par l e réseau de détecteurs du BLM. 
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sont échantillonnées à 20 MB/S e t codées en mots de 8 b i t s 
dans une mémoire de 128 KB (représentant 6 $4 ms de stocka...
l é s aux échos de radars Doppler à 10 cm e t à ceux de radars en 
bande L (23 cm) avec succès : 82 9/0 des orages de type...
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en 1979. 
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Le système m i l i t a i r e DMSP e s t composé de s a t e ...
étudier d1 un point de vue s t a t i s t i q u e la r é p a r t i t i o n géographi-que 
e t en puissace des é c l a i r s...
- il e s t t r è s souhaitable d'étudier l e s rayonnements de la 
foudre dans la bande de 50-MHz à 100 GHz, ainsi que l e...
- Détecteur géosynchrone : pour t e s t e r 1' e f f i c a c i t é d'un 
système de loccLlisation des tempêtes, il s e r a...
La mise en oeuvre du NOSL à bord de la navette c o n s i s t e pour 
l ' a s t r o n a u t e à filmer, à t r a v e r s la ...
111.3. Détection des météores. 
S'il existe dans plusieurs pays des s p é c i a l i s t e s en minéralo-gie 
qui s'intéres...
- 1971 : réseau MORP au Canada (Ballidaiy). 
- 1975 : réseau dl amateurs en Grande-Bretagne (Hindley]. 
- 1976 : réseau en...
-11-1.3-.1-, -L-e -rés-ea-u- e-uro-pé-en-. 
Les moyens dont dispose 2. Ceplecha depuis une trentaine d' 
années pour photo...
sur un objectif "fish-eye" de 30 mm de focale e t 180° 
de champ angulaire, une plaque de verre de 400 ASA, e t 
un obtura...
- l'équipement actuel des s t a t i o n s du réseau permet de pho-tograpuer 
des météores jusqutà la magnitude O (pour une...
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200 à 250 Km, et couvrant une superf...
r e s e t de d i s p o s i t i f s de contrôle dl exposition. 
Les caméras u t i l i s e n t des l e n t i l l e s de 50 m...
III -4. Détection des s a t e l l i t e s . 
Les s a t e l l i t e s a r t i f i c i e l s ne sont pas a p r i o r i assim...
Le système complet comportera 5 s t a t i o n s identiques r é p a r t i e s 
autour du globe, dont 3 f i x e s e t 2 mobi...
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step comptete. 
- la premiSre image (expositio...
7000 degrés2 seront observés chaque nuit par chaque instrument. 
Le système qu'il propose produirait une bande magnétique ...
SOMMAIRE DU VOLUME No 3 
000000000000000000000000 
P-AGE 
III, LA SITUATION DANS LE MONDE 1 
III. 1. P r i s e s de contac...
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Detection louange 3

  1. 1. mUDE SUR LA DETECTION DES PEENOMENES BEROSPATIAUX RARES
  2. 2. III, LA SITUATION DANS LE MONDE* 00000000000000000000000000000000 III,l, Prises de contact. Le thème de réflexion no 3 conduisait à mener une enquate sur l e s réalisations existant dans l e monde dans l e domaine de la détection des phénomènes aérospatiaux r a r e s , e t p a r t i c u l i è r e-ment sur l e s réseaux de détection e t de l o c a l i s a t i o n de la foudre e t des météores. Dans c e t t e optique, deux approches ont 6th adoptées en p a r a l l è l e : d'une part une prospection à long terme aussi systématique que possible, e t d'autre part des ac-t i o n s ponctuelles en fonction de r e l a t i o n s déjà é t a b l i e s ou de centres d8intéret p a r t i c u l i e r s . -11-1.1-.1.- -P-ro-sp-ec-t i-on- s-yst-ém-a-tiq-ue-. Au départ de c e t t e démarche, il y avait l'idée dans l e do-mdne très particulier de la détection de phénomènes r a r e s 1' i n i t i a t i v e de personnes i s o l é e s ou de p e t i t s groupes pouvait jouer un r81e important. Les moyens techniques requis n'étant pas nécessdrement npointust8 n i onéreux, on pouvait donc slat-tendre à trouver des idées ori@;in&es ou des r é a l i s a t i o n s i n-téressamtes en n'importe quel point du globe, Une l e t t r e décrivant brièvement 1' objet de 1' étude e t demandant l e s adresses de points de contact éventuels a é t é envoyée si-mmltcsriément aux attachés s c i e n t i f i q u e s de 75 ambassades à Pa-ris. Une autre l e t t r e é t a i t envoyée aux adresses communiquées par l e s amb~assades, demandant de la documenténtion é c r i t e sur l e s éventuels systèmes de détection u t i l i s é s . Des copies de ces l e t t r e s , rédigées en t r o i s langues, sont présentées dams le vo-lume no 4 (paza.111 .S. l . ) , a i n s i que llint égralit é des c o u r r i e r s échaztgés. A la date d'impression de ce rapport, l e s r é s u l t a t s quantita-tifs de c e t t e démarche sont l e s suivants :
  3. 3. - Sur l e s ambassades destinataiires de la premidre l e t-t r e , ont répondu par é c r i t (~friquedu Sua, Belgique, Brésil, Canada, Colombie, Danemark, Equateur, Espagne, Etats-Unis, Grande-Bretagne, Hongrie, Indonésie, Nouvelle- Zélande, Pays-Bas, République Fédérale d'Allemagne, Tuni-s i e , Uruguag). Par a i l l e u r s , 2 ambassades ont répondu par téléphone , nt ayant pas d ' inf ormatian p a r t i c u l i è r e sur l e s u j e t (chine, Iran, URSS). - La seconde l e t t r e a été adressée à organismes dans l e monde, e t réponses ont été reçues, émanant de 10 pays d i s t i n c t s . - Dams l e u r s réponses, fi pays parlent de la foudre : Afri-que du Sud, Belgique, Grande-Bretagne, Pays-Bas, RFA. - De &me, Z gays mentionnent l e s météores : Canada, Grande- Bretagne, RFA. Il faut noter, en ce qui concerne l e s Etats-Unis, que l e point de contact proposé par ltmbassade à Pais avait déjA été "ex-p l o i t é" au cours d'une v i s i t e (cf.para.III.1.2.), ce qui expli-que la l i m i t a t i o n des dialogues avec ce pays rapportés dam ce paragraphe. -II-I. -1.2-. -C-an-ta-ct-s -pa-zt-ic-ul-ie-rs-. Dans un premier temps, des contacts personnels en Espagne (ESA) ont é t é mis à p r o f i t pour prospecter ce pays. Si l e s météores ne semblent i n t é r e s s e r que l e s ~tstronomes amiateurs, la foudre a f a i t l'objet d'études dains l e passé. Une l e t t r e de "type 2" ai é t é adressée à la direction de 1tltInstituto Nacional de Me-teorologfatt p par ta do 285, ~adrid), mais e s t restée sans répon-se à ce jour. Le catalogue des shssociations d'astronomes ma-tears dans l e monde, mentionné au para.II.1.11., a é t é obtenu d'Espagne gr&ce à ces contacts. AU cours de l'été 82, une mission de Monsieur Esterle aux
  4. 4. Etats-Unis a permis de prendre contact avec des s p é c i a l i s t e s directement concernés par des systèmes connus de détection, e t en p a r t i c u l i e r l e réseau P r a i r i e de détection des météores, le systèiae militaire GEODSS de détection des s a t e l l i t e s , et l e s s a t e l l i t e s de surveillance de l ' a c t i v i t é orageuse, D'un autre c8té, l e plus grand spéciailiste mondial de la de-tection optique des météores a été contacté directement par l e t t r e (Monsieur Ceplecha, de l'observatoire dlOndrejov, près de Prague, Tchécoslovaquie). Après quelques échanges épisto-ladres, une v i s i t e de son observatoire a é t é organisée en Septembre. Les correspondances i n t é r e s s a n t e s e t l e s comptes-rendus de vi-s i t e s aux Etats-Unis e t en Tchécoslovaquie sont fournis d a s l e volume no 4. Enfin il faut signailer l e s contacts p r i s par l e t t r e s avec deux sociétés britanniques privées s ' i n t é r e s s a n t aux météores : - la "British Meteor Societyt1, qui publie régulièrement la revue "Meteoros" entièrement consacrée aux observations de météores e t à des a r t i c l e s de fond l e s comcernant. Cette société, assez unique dans sa s p é c i a l i t é , ne sen-ble pas disposer de moyens propres de détection. - la " British Astronorsic& Associationtt a géré, vers les années 1974-75, un réseau a c t i f de détection optique qui collaborait avec l e réseau européen de Monsieur Ceplecha. Les l e t t r e s adressées à l ' a n c i e n responsable de c e t t e ac-t i v i t é étant r e s t é e s sans réponse, il semble que c e l l e-c i a i t totalement cessé d1 exister. .III..l..3.. . .Ph.én.om.è.ne.s .a u.t.r e.s .qu.e .l.a .fo.ud.r.e .e t. l.e s. m. é.té ores. Au cours des d i f f é r e n t s échanges dlinf ormation avec 1' étranger, il a été t r è s peu fait mention de phénomènes aérospatiaux r a r e s
  5. 5. a u t r e s que la foudre e t l e s météores (si l ' o n considère à part l e s satellites artificiels). Les exceptions sont l e s suivantes : - en Afrique du Sud, l e l'National I n s t i t u t e f o r Telecoapau-nications Reseail.chlq t i e n t à jour un dossier sur l e s obser-vations d1 OVNIS. - en Beleque, l'tlInstitut d'Aéronomie S p a t i a l ew a publié, en collaboration avec ltETCA, l e s r é s u l t a t s de travaux s u r l ' a é r o s o l stratosphérique qui s ' e s t formé à la s u i t e de l'éruption en 1980 du volcan du Mont Sainte-Hélène. LI étude des e f f e t s optiques de cet aérosol a mis en oeu-vre des LIDARs e t des ballons. - au Cenada, l e réseau MORP d'observation des météores (cf, para. III .3. )i a permis 1' observation occasionnelle d1 a u t r e s types de phénomènes lumineux : . observation de l'apparition d'une nova en 1975. . photographies d ' é c l a i r s . . . , recherche d'éclairs optiques associés à d e s s u r s a u t s gamma dans certaines é t o i l e s . Les r é s u l t a t s totalement négatifs ont conduit à abandonner pratiquement c e t t e . t h é o r i e. s t a t i s t i q u e s sur la couverture nuageuse. - l e s ambéassades du Danemark e t de la République Fédérale Allemande signalent des associations privées se consacrant aux OVNIS candina na via UFO Information e t MUFON respecti-vement). De dime, l'ambassade belge mentionne la Société Belge dl Etude des Phénomènes Spatiaux, 111.2. Détection de la foudre. A chaque seconde, il tombe en moyenne 100 coups de foudre sur l e s o l t e r r e s t r e . Les dégats causés par ce phénomène sont ml-t i p l e s : pylanes, l i g n e s téléphoniques, antennes, ahronefs, lignes à haute tension, etc... sont touchés; dans c e r t a i n e s
  6. 6. régions peu peuplées in las ka, ouest des ~tats-Unis), la moi-tié des incendies de for8t sont provoqués par la foudre; aux E t a t s- U n i s , une 6tude portant sur l e s foudroiements d' avions æ montre qu' en 10 ans il y avdt eu dans ce pays 9 accidents catastrophiques, 7 i n c i d e n t s majeurs e t 153 i n c i d e n t s mineurs (électronique détériorée). Pour se protéger efficacement contre l e s e f f e t s d e s t r u c t i f s de ce phénomène, il n'est pas s u f f i s a n t de développer empiri-quement des d i s p o s i t i f s t e l s que paratomerres ou déperditeurs à touffes. La connaissance des mécanismes de formation des 6- c l a i r s e t la d i s p o n i b i l i t é de systèmes de détection sont éga-lement indispensables, ne s e r a i t- ce que parce que la s p é c i f i-cation d'un bon d i s p o s i t i f de protection doit t e n i r compte de la probabilité et de la fréquence d'apparition des coups de foudre au l i e u considéré. Par a i l l e u r s , la foudre f a i s a n t p a r t i e i n t é g r a n t e d e s proces-sus atmosphériques, son étude aussi bien locale que globale a une grande importance d'un point de vue purement s c i e n t i f i q u e . Il semble que ses manifestations puissent Gtre corrélées avec d ' a u t r e s phénomènes naturels (tornades, par exemple), ce qui contribue également à j u s t i f i e r l'étude de systèmes de détec-tion. Les e f f o r t s consentis par l e s d i f f é r e n t s pays daas ce domaine sont t r è s inégaux, e t r e f l è t e n t en grande p a r t i e l e u r niveau d'exposition aux e f f e t s de la foudre (niveau d'activité ora-geuse). Les informations r e c u e i l l i e s au cours de c e t t e étude sont fatalement incomplètes, à la f o i s parce q u ' e l l e s ne tou-chent que l e s pays dont l'ambassade â bien voulu rependre, et parce que de nombreux travaux concernant la détection dlexplo-sions nucléaires ( problème t r è s proche) sont c l a s s i f i é s . Les paragraphes qui suivent présentent de façon synthétique l e s systèkes de détection u t i l i s é s ou envisagés dans c e r t a i n s pays, référence étant fcrite dans la mesure du possible à des publications od l e l e c t e u r i n t é r e s s é pourra trouver des i n f o r-mations plus d é t a i l l é e s .
  7. 7. D'une façon générale, l e s détecteurs de foudre font appel à deux techniques d i s t i n c t e s , p a r f o i s complémentaires : la de-tection électromagnétique e t la détection optique. La détec-t i o n est faite au-dessous des orages (au sol) ou au-dessus, à l'aide d'avions ou de s a t e l l i t e s . On n o t e r a e n f i n que l e s &clairs peuvent Btre classés en deux grandes catégories : les é c l a i r s entre nuage et s o l , e t l e s é c l a i r s entre nuages. -11-1.2-.1.- -A-fr-iq-ue- d-u -Su-d. En raison de l'intense a c t i v i t é orageuse dans leur pays, O& l e niveau kéronique (nombre de jours par æn O& l'on entend au moins une f o i s l e tonnerre du point considéré) dépasse 100 B certains endroits, l e s Africains du Sud se sont penchés depuis t r è s longtemps sur ll&tude de la foudre. Au sein du CSIR (Council for S c i e n t i f i c and Industrial Research), deux i n s t i-t u t s font des recherches dans ce domaine : - l e NITR (National I a s t i t u t e f o r Telecommunications Re-search) s'intéresse à lai physique de la foudre, grgce à un reseau de récepteurs VHF q u i f o u r n i t des images tri-dimensionnelles des é c l a i r s avec une haute résolution spatiale e t temporelle. - l e NEERI (~ationalE lectriciml Engineering Research Ins-titute) gère un réseau de compteurs de coups de foudre qui couvre tout l e pays, tout en conduisant des recher-ches sur l e s parmètres de la foudre à l'aide d'un dt e t d'équipements de mesure. Le NEERI a envoyé un document r é c a p i t u l a t i f sur l e s travaux effectués dans ce pays. Les lignes qui suivent présentent un bref résumé de c e t t e intéressante publication, seuls l e s points concernant directement la détection étant un peu plus d é t a i l-lés ( l e document complet e s t dans le volume no 4) : - Introduction : Le premier a r t i c l e t r a i t a n t d'une r e l a-tion entre des sautes de tension dans des lignes e t des
  8. 8. phénomènes atmosphériques date de 1911. Dès 1930 était créé un codté d ' i n v e s t i g a t i o n s u r la foudre, e t 2 ans plus tard l e s premières photographies d ' é c l a i r s é t a i e n t obtenues à l'aide d'une caméra à l e n t i l l e s tournantes, - Origine de la foudre : Cette p a r t i e présente l e s diverses théories avancées pour expliquer l e s mouverisents des charges dans l e s nuages, leur possible origine dans l e s cristaux des p a r t i e s hautes des nuages, e t la d i s t r i b u-t i o n des champs é l e c t r i q u e s qui en r é s u l t e à l ' i n t é r i e u r des nuages. - Mécanisme de la décharge : La valeur c r i t i q u e de l ' i n t e n-s i t é d'un champ électrique dans l'air (claquage) e s t 3 x 10 6 V/m au niveau de l a mer, 2 x 106 V/n à envi ron 3 Km d ' a l t i t u d e , e t moins de 106 V/m au-desaus de 9 Kin d'aititude. Cela pourrait expliquer l e s longues déchar-ges horizoai;tales observées ( e f f e t d'isolation aux ni-veaux i n f é r i e u r s ) . Les modèles successivement proposés pour la propagation des précurseurs e t l e mécanisme des coups en retour (re-turn strokes) sont expliqués e t i l l u s t r é s . - Paramètres de l ' é c l a i r : 3 paramètres importants pour ca-r a c t é r i s e r un é c l a i r sont présentés : .Co== guuQ&eg : des s t a t i s t i q u e s portant s u r p l u s de 12000 éclairs montrent l e u r r é p a r t i t i o n en fonction du nombre de coups par é c l a i r (nombre de décharges succes-sives l e long du m&me canal) : ce nombre v a r i e e n t r e 1 e t plus de 20 en Afrique du Sud. De même sont indiquées l e s r é p a r t i t i o n s des intervalles de temps entre l e s coups (de 5 à 250 m s ) e t des durées t o t a l e s des é c l a i r s à coups multiples (de 10 à 900 ns). .@~r=ks-d= gogdge : des mesures de courants sont effec-tuées à Prétoria gr%ce à un mat de 60 mètres de haut en-tièrement i s o l é du sol. Les d i s t r i b u t i o n s des valeurs de courant mesurées par d i f f é r e n t s chercheurs (dont l e
  9. 9. Suisse K. Berger) sont prbsentées : malgré c e r t a i n e s différences, une valeur médiane d'environ 40 KA semble admi se. .~o&%=i4é-dgs-éclgi.=s : une grande majorité des é c l a i r s hane de nuages chargés négativement. Le rapport d i f-fère selon l e s auteurs, probablement parce qu'il dé-pend de la géométrie des mats ou des tours u t i l i s é s pour l e s expériences. - Densité d ' é c l a i r s : la mesure de l'activité orageuse par l e niveau kéronique s' e s t rapidement montrée insuf fi-sante, au fur e t à mesure que l'expansion i n d u s t r i e l l e du pays a c c r o i s s a i t l e s risques l i é s à la foudre. Dès 1947, des instruments de comptage ont é t é dévelop-pés, mesurant l e s changements de champ électrique ou l e s émissions radio- électriques à t r è s basse fréquence (quelques KHz). Au début des années 70, un compteur centré sur 500 Hz f u t m i s au point e t adopté comme standard CIGRE (Con-férence internationale sur l e s grands systèmes é l e c t r i-ques à haute tension). Ses c a r a c t é r i s t i q u e s ont é t é é-valuées en u t i l i s a n t des caméras plein- ciel avec l e s-quelles on localisait l e s é c l a i r s par triangulation : réponse aux é c l a i r s nuage-sol e t nuage-nuage, e t por-tée e f f e c t i v e . Bien que l e s portées e f f e c t i v e s diffè-rent (37 Km pour l e s é c l a i r s nuage-sol e t 18 Km pour l e s é c l a i r s nuage-nuwe), la discrimination entre l e s deux s o r t e s d'éclairs é t a i t pratiquement impossible. Par la s u i t e , des compteurs accordés sur 5 KHz e t 10 KHz furent développés. Le modèle à 10 KHz, permettant une bonne discrimination. des é c l a i r s nuage-sol, fut a-dopt é comme standard ( CIGRE 10 KHz) . Un grand nombre de CIGRE 10 KHz ont été i n s t a l l é s en Europe, en ExtrQme- Orient et en Amérique du Sud; plusieurs centaines ont été m i s en opération en Afrique du Sud, l e s r é s u l t a t s bruts étant t r a i t é s sur calculateur pour dresser une carte des densités d'éclairs e t f a i r e des s t a t i s t i q u e s en fonction du mois, de l'heure, etc...
  10. 10. - Protection contre la foudre : Les d i f f é r e n t s domaines à protéger sont passés en revue : .~&~i~u&ign-d~é:~ peorur~ t~eent er d'expliquer l e s l o i s qui régissent l e s probabilités de foudroiement des l i g n e s é l e c t r i q u e s , des expériences p a r t i c u l i è r e s ont été mises sur pieds : enregistrement photographi-que d'éclairs à proximité immédiate d'une ligne, avec enregistrement simultané des variations de tension sur la ligne. .S~gt&mgs-dg &é&éo~rng&c~t&: od~e pui s l'apparition de s micro- circuits e t des calculateurs terminaux, ainsi que de la t é l é v i s i o n , l e s protections à prévoir sont beau-coup plus draconiennes qul auparavant. .@&in~ex&s : l'importance des mesurés à prendre en un l i e u donné dépend de la probabilité d'apparition d'un coup de foudre en ce l i e u , Ce point e s t réglé par l e Bureau des Standards Sud-Africain. .Peysp-eg r on compte environ 40 personnes tuées peir la foudre chaque année. La foudre en boule e s t mention-née comme phénomène inexpliqué e t controverse, m a i s dont la probabilité d'existence r é e l l e e s t étayée par l e nombre considérable de témoignages l e concernant. En marge de la publication résumée ci-dessus, il faut noter qu'en Afrique du Sud, l e NEERI u t i l i s e en p a r a l l è l e avec ses compteurs CIGRE un système américain basé sur une antenne de goniométrie (boucles croisées) e t un micro-csdculateur : l e LLP (Lightning Location and Protection, Tucson, USA), déjà c i-t é au para.II.3,2. Enfin, une s t a t i o n de détection à t r è s basse fréquence e t t r è s longue portée est i n s t a l l é e à Prétoria. Elle fdt p a r t i e d'un système de 3 s t a t i o n s , s i t u é e s respectivement à Prétoria, Tel- Aviv et Berlin, qui e s t présenté au para 111.2.3. (R.F.A.).
  11. 11. Parmi l e s réponses des organismes belges contactés, c e l l e de l'Institut Royal Météorologique signale que des observations sont effectuées dans l e domaine des décharges d ' é l e c t r i c i t é atmosphérique, e t présente l e s schémas des appareillages u t i-lisés. Il s'agit d'une part de compteurs standaird du type CIGRE 10 KHz i n s t a l l é s dans 5 v i l l e s d i s t i n c t e s , e t d'autre part de d i s p o s i t i f s d'enregistrement des signaux é l e c t r i q u e s t r a n s i t o i r e s émis par l e s éclairs dans la bande 1 KHz - 600 KHz (enregistrement sur mémoire d i g i t a l e avec une résolution temporelle de 0,5 ps) . En ce qui concerne l e s Pays-Bas, l e Royal Netherlands Meteo-rofogical I n s t i t u t e (de B i l t ) opère un réseau de 18 détecteurs de foudre régulièrement r é p a r t i s sur l e t e r r i t o i r e du pays. Ces détecteurs sont des récepteurs radio à basse fréquence (non précisée) qui comptent l e s impqsions dont llaraplitude dé-passe un seuil-pré-établi, e t fournissent toutes l e s 10 minutes l e nombre t o t a l d ' é c l a i r s nuage-sol enregistrés. Occasionnelle-ment, une caméra à grand champ est mise en oeuvre dans la jour-née, En République Fédérale d'Allemagne, l'Institut Astronomique de i'uniirersïté de Bonn a un programme de recherche sur la foudre, c e n t r é s u r un système de détection à grande distance e t en temps r é e l des centres d ' a c t i v i t é orageuse. Le système est composé de 3 s t a t i o n s , i n s t a l l é e s respectivement à Berlin, Tel-Aviv et Prétoria. Le principe générâl de fonction-nement d'une s t a t i o n consiste en une réception e t une analyse des nsfericsn (ondes radio transitoires émises par l e s éclairs), suivies d'un caicul, toutes l e s 20 minutes, de l'azimut et de la distance de chaque centre d ' a c t i v i t é maximale de la foudre, . a i n s i que de son i n t e n s i t é . Les r é s u l t a t s sont imprimés, enre-
  12. 12. g i s t r é s sur cassette, e t tracés sur une carte en tegps réel. La configuration d'une s t a t i o n comporte 4 p a r t i e s r - Une antenne, composée de deux cadres perpendiaulaires ( de type goniornétrique) accordés à 9 KHz, surmont 6s d' une antenne-fouet v e r t i c a l e qui alimente 3 récepteurs réglés respectivement sur 5 KHz, 7 KHz e t 9 KHz. - Un récepteur/analyseur r e l i é à l'antenne par un cable de longueur maximale égale à 100 mètres. - Un calculateur standard (HP 9825) où s'exécute l e logi-c i e l développé par l'Institut Radioastronomique. - Une t a b l e traçante (HP 7225) optionnelle. L1enchaSnement des opérations est l e suivant : - Avec une résolution temporelle de 50 ms, chaque impulsion reçue dont l'amplitude à 5 KHz dépasse an niveau de dis-crimination donné ( b r u i t ) e s t prise en compte par l'ana-lyseur, qui la transmet au calculateur. - Le calculateur r e ç o i t , sous forme d i g i t a l i s é e , un ensemble de 4 paramètres : Azimut : angle d'incidence, GDD : différence de r e t a r d de groupe entre l e s fréquences 6 KHz e t 8 KHz (dérivée des ian-plitudes à 5, 7 e t 9 KHz), SAR : rapport d1 amplitudes s p e c t r a l e s (~KHZ/~KHZ), SA : amplitude spectraie (à 5 KHz). En outre, un compteur fournit l e nombre t o t a l d'impulsions t r a i t é e s par seconde. - Ce traitement de tous l e s "sfericsW dure 18 minutes, puis pendant 2 minutes l e calculateur é t a b l i t un histogramme pour chacun des 4 paramètres e t ajuste des courbes de Gauss autour des pics. Les valeurs des maxima sont dors imprimées e t enregistrées sur cassette.
  13. 13. - A l'aide d'un modèle de propagation pour l e s "sferics", un programme détermine l e s distances des centres orageux détecths, e t l e s reporte sur la table traçante, Les t r a c é s sont exécutés sur une c a r t e , e t chaque centre e s t représenté par un p e t i t t r i a n g l e prolongé d'un vec-teur : . l'emplacement du t r i a n g l e désigne l e l i e u dé-t e c t é , . la longueur du vecteur représente l'amplitude de lfactivité (nombre de "sferic~~pa' r minute) , , 1' o r i e n t a t i o n du vecteur indique lt heure (com-me l ' a i g u i l l e d'une montre). - Toutes l e s 6 heures, une carte synoptique oh n'apparais-sent ni l e s amplitudes n i l e s heures e s t également géné-rée par l e calculateur. Les précisions de codage des 4 paramètres e t l e s l i m i t a t i o n s des r é s u l t a t s obtenus sont l e s suivantes : - Azimut : codage en 240 classes. - GDD : codage en 250 classes (-62,5 à 437,5 ps). - SAR : log(~AR) codé en 192 classes (-6 à 42 dB), - SA z log(s~1c odé en 192 c l a s s e s (-12 à 36 dB). - Azimut dfun centre r - Distance d'un centre : - Distance maximale - Distance minimale en général à 0,5O près. à environ 5% près. 4000 Km vers l'Est de jour 12000 Km vers l'Ouest de nuit (en pratique : 4000 Km). 200 Km ( au-dessous, influence non négligeable des ordres supé-r i e u r s de propagation). Le d é t a i l des calculs, e t notament l e s d i f f i c u l t é s l i é e s au modèle de propagation, sont présentés dans l e s 3 publicatione concernant ce système, fournies dans l e volume no 4,(R.F.A,), Les zones couvertes par l e s 3 s t a t i o n s elristantes sont, avec un certain recouvrement : l'Europe, l'Afrique, une p a r t i e de l'Asie e t une partie de l'Amérique. 11 est prévu dtinstdler de nouvelles s t a t i o n s aux emplacements suivants :
  14. 14. - dans une s t a t i o n aillemande de l'Antarctique, - en Inde, - en Suisse. Il s u f f i r a i t d'une diadne de s t a t i o n s bien placées pour con-vrir l'ensemble du globe e t a i n s i disposer d'enregistrements continus de l'activité orageuse à l ' é c h e l l e de la planète (il existe des projets dans ce sens). Des v é r i f i c a t i o n s des r é s u l t a t s ont été faites, notanment en comparant l e s c a r t e s produites à des images issues du satelli-t e METEOSAT : les zones d'activité détectées correspondeat bien à des complexes nuageux vus paz l e s a t e l l i t e , en p a r t i c u l i e r dans l e s bandes de l'infra-rouge e t de la vapeur d'eau. Les ré-s u l t a t s sont également cohérent s avec l e s observations d1 é c l a i r s f a i t e s pz l e s s a t e l l i t e s météorologiques militares américains DMSP (présentés p l u s loin). Le prix approximatif d'une t e l l e s t a t i o n e s t , l o g i c i e l exclus : - antenne e t récepteur/analyseur : 20 K$ - cailcimlateur e t t a b l e traçante : 12 Kg. -II-I .2-.4-. -E-t a t-s --U-n i-s . Au cours de sa v i s i t e aux Etats-Unis, A. Esterle a pu se pro-curer de nombreuses copies de publications intéressantes, en p a r t i c u l i e r dans l e domaine de la; détection de la foudre par s a t e l l i t e . On notera tout sp&cidement l e s t r o i s documents de la NASA suivants : - Compte-rendu d'un groupe de t r a v a i l sur la nécessite d1 observer la foudre depuis 1' espace ( réf . (23 ) . Dans l e cadre de son programne de recherche sur l e s tem-pQtes e t l e temps l o c a l , la NASA a réuni des experts du-r a n t deux j o u r s et demi en Février 1979, en l e u r fixant 3 buts :
  15. 15. . i d e n t i f i e r l e s apports p a r t i c u l i e r s de ltobservation spatiale des é c l a i r s , é t a b l i r l e s besoins en matière de mesure pour un sys-t ème de plate-forme s p a t i a l e , , déterminer l e s recherches minimales à entreprendre pour &tre capable d ' é t a b l i r des r e l a t i o n s entre les observables e t l e s besoins. Le groupe état divisé en d i f f é r e n t s comités : techniques optiques, techniques électromagnétiques, u t i l i s a t e u r s . - Revue annuelle des recherches sur l e s processus atmosphé-riques (19811. Ltune des t r o i s sections de ce document concerne l e s tempgtes e t l e temps l o c a l , e t comporte 12 communiccotions sur la détection de la foudre (réf,(24)). - Conférence sur l e s s a t e l l i t e s météorologiques (passés, présents e t f u t u r s ) . Ce document (réf.(25)) ne t r a i t e pas directement de la détection de la foudre, mais cons-t i t u e une bonne référence pur l e s travaux d é c r i t s plus loin. Peu de renseignements ont é t é r e c u e i l l i s sur l e s équipements "t r a d i t i o n n e l sn de détection au s o l , de type LLP ou similaire. De t e l s systèmes ayant é t é d é c r i t s dans l e s paragraphes précé-dents, celui- ci détaillera plus spécialement l e s moyens de dé-tection en a l t i t u d e (avions) ou dans 1 ' espace ( s a t e l l i t e s ) que l e s Américains ont u t i l i s é s ou étadibs. Ce paragraphe, qui présente une synthèse des informations d i s-ponibles sur la détection de.la foudre aux Etats-Unis, e s t or-ganisé en 4 p a r t i e s : Description des émissions associées aux décharges d ' é l e c t r i c i t é atmosphérique, Détection du-sol ou dt avion, Travaux sur des données de s a t e l l i t e s , Projets.
  16. 16. Description des énrissions associées aux décharges : .~h~p,é&egt@.qu~:s l e mécanisme de f ornation d1u n coup de foudre au s o l est encore débattu, e t il dépend de 18 hauteur du nuage e t de la dynamique de son développement v e r t i c a l . Dans l e cas général, des charges négatives sont apportées au sol (au Japon, ce sont parfois des charges positives, bien que l e nuage s o i t chargé tlnormalemnttt, m a i s ces charges pro-viennent de la p a r t i e supérieure du nuage). Les v a r i a t i o n s de champ électrique sont l i é e s aux v a r i a t i o n s de charges, e t leur mesure e s t intéressante avec 3 constantes de temps d i s t i n c t e s : - 10 s : pour 1téclati.r dans sa totalité (0,s 4 1 s), - 3 ms : pour l e s coups individuels (strokes), - 100 ps : pour l e s impulsions courtes pendant toute la .durée de lléclair. Cette mesure des champs s t a t i q u e s n'a évidemment dtintér8t que localement, e t ne concerne pas la télédétection. . .gmis@.gng &lgc~rgmIIE~-ét-iqug:s à chaque é c l a i r e s t associée une émission sur un large spectre (des ELF aux UEF), lléner-gie émise dépendant de la t a i l l e physique des canaux de dé-charge, de l ' i n t e n s i t é des courants e t des rythmes auxquels ils varient. Lorsquaa ppâraissent l e s précur seur s , c o u r t s e t r apide s , l1é ds-sion comporte toutes l e s fréquences supérieures à quelques cen-t a i n e s de KHz. Les longs canaux du coup en retour (return s t r o-ke) sont l e siège de f o r t s courants qui varient lentement, ce qui provoque une émission à t r è s basse fréquence : l e maximum de puissance est entre 6 K& e t 10 KHz, e t la. courbe décroft de façon monotone de 10 KHz à 50 MEz. Les c a r a c t é r i s t i q u e s spec-t r a l e s au-dessus de c e t t e valeur sont m a l connues ( v o i r p l u s loin;). Du point de vue de la détection à distance, l e s conditions de propagation en fonction de la fréquence sont détrrminantes : - jusqulà 50 KHz : l'ionosphère se comporte comme un bon conducteur, ce qui favorise l e guidage troposphérique e t la détection à t r è s grande distance depuis l e sol. A 1'
  17. 17. inverse, la propagation vers l'espace étant très atténuée, l e s conditions de détection "par au-dessusw sont t r è s dé-favorables. - de 150 KHz à 30 MHz : l'ionosphère se comporte comme un d i é l e c t r i q u e , e t l e s conditions de propagation sont impré-v i s i b l e s . Cette bande n'est donc pas u t i l i s a b l e . - de 30 MHz à 1 GHz : en dépit de certaines inconnues (ca-r a c t é r i s t i q u e s du b r u i t ) , c e t t e plage de fréquences pa-rdt i n t é r e s s a n t e , en p a r t i c u l i e r pour la télédétection s p a t i a l e . - de 1 GHz à l'infra-rouge : l e s c a r a c t é r i s t i q u e s des si-gnaux émis par l e s é c l a i r s ne sont pas connues, e t il e s t probable qu'il y ait une f o r t e atténuation par l ' e a u à 1' i n t é r i e u r des nuages. .@iis=igng op~iqu:~ sl a d é t e c t i o n opt ique de s é c l a i r s e s t sim-ple à réaliser (photographie rapide, avec ou sans spectromètre, cinéma, matrices de photodiodes,...), et permet d'obtenir à la f o i s une bonne résolution temporelle e t une bonne discrimina-tion entre l e s constituants de la scène (foudre, nuages, sol). C'est dans l e domaine optique que l'on a pu analyser l e s diffé-rentes phases de formation des é c l a i r s , mesurer l e s v i t e s s e s de propagation des précurseurs, e t déterminer l e s spectres lud-neux associés respectivement aux précurseurs e t aux coups en retour. Le mirwdmizull d ' i n t e n s i t é spectrale e s t a t t e i n t , pour l e s coups en retour, pour la longueur d'onde 3914 A, avec une érni~sion dl envi ron 104 W s t e r- 1 A-1 . La forme exacte des spectres e s t con-nue du proche u l t r a- violet au proche infra-rouge avec une réso-lution temporelle de l ' o r d r e de la ps. Un paramètre particulièrement intéressant pour la détection à distance e s t la puissance optique maximale édse dans la large bande de s e n s i b i l i t é du Silicium (0,4 à 1 , 1 pm), correspondant aux détecteurs opto-électroniques couramment u t i l i s é s : la dis-t r i b u t i o n des pics de puissaince (premier coup en retour) a une forne normale en échelle logarithmique, avec une valeur moyen- ne comprise e n t r e 108 W e t 109 W e t un écar t- type de l ' o r d r e de 12 dB.
  18. 18. Détection du s o l et/ou d'avion : Sur l e plan de la détection opérationnelle, de nombreuses réa-l i s a t i o n s e x i s t e n t , fondées sur la détection des rlsfericsn au-tour de 10 KHz. Par exemple, l e BLM (Bureau of Land Management) e t l'Université de l'Arizona ont mis au point un t e l systètue a-vec une portée de 200 milles, une précision de + l0 en azimut e t de quelques milles en distance; une discrimination des for-mes d'impulsions permet de r e j e t e r l e s b r u i t s e t les émissions des décharges entre nuages; l e s r é s u l t a t s sont portés sur une t a b l e traqfuite et transmis entre l e s d i f f é r e n t e s s t a t i o n s . En 1979, 8 s t a t i o n s e x i s t a i e n t en Alaska, e t 18 é t a i e n t prévues dans l'ouest des Etats-Unis. Depuis, l e système LLP a été com-mercialisé e t vendu dans l e monde entier. C'est à l ' a i d e de dé-t e c t e u r s de ce type que l'on peut établir une v é r i t é- t e r r a i n , indispensable à la validation de méthodes nouvelles (télédétec-t i o n par s a t e l l i t e s notamment). . Par a i l l e u r s , un grand nombre de chercheurs mettent au point des expérimentations s o i t au sol (en p a r t i c u l i e r au Laboratoire Langmuir, à Socorro, Nouveau-Mexique), s o i t à bord d'avions (en général U-2 de la NASA), dans l e but de deux cerner l e s carac-t é r i s t i q u e s des émissions associées aux é c l a i r s aussi bien vers l e s o l que vers l'espace. Les a c t i v i t é s dans ce domine présen-t é e s l o r s de la revue annuelle de 1981 de la NASA sur l e s pro-cessus atmosphériques (réf. (24) ) sont résumées ci-après : .C-a -r tggya~hje-de la-fpgrg : développement d ' u n nouvel instru-ment de mesure comportant : - un réseau de senseurs optiques mesurant l e s c a r a c t é r i s t i-ques s p a t i a l e s e t temporelles des éclairs quelles que soient l e s réflexions sur l e s nuages, - un détecteur dtimoulsions optiques (résolutLon de 1 ps), - un spectromètre à haute résolution (1A en longueur d'onde e t quelques ms en temps). Cet instrument est embarqué à bord d'un U-2 avec un analyseur de changement de champ, un détecteur dlimpulsions optiques à grand champ, une caméra TV à CCD, et 2 caméras à temps décalé. Le but e s t d'amasser des données pour la détection par satelli-
  19. 19. t e , e t de l e s valider à l'aide d'une vérité-terrhn acquise par l e réseau de détecteurs du BLM. .Qbge;v=t&or~ oideg de= rcp~c@~:s l e capteur e s t une caméra de type vidicon ISIT (Intensified Silicon I n t e n s i f i e d Target) a-vec l e s c a r a c t é r i s t i q u e s suivantes : - chmp : 20" x 30° - l e n t i l l e s de 25 mm, f/1.6 - réseau de d i f f r a c t i o n de 600 l/m blazé à 5000 i. A Socorro, 250 é c l a i r s ont été photographiés avec des spectres, e t la capacité du systéme de résoudre l e s décharges e t l e s dards individuels a permis d'en obtenir plus de 600 bons spectres. On a a i n s i m i s en évidence plus de 30 l i g n e s s p e c t r a l e s dans la bande 4000 - 8700 A, Une caméra ISIT a également été embarquée à bord d'un avion Lear J e t de la NASA, e t a permis d1 e n r e g i s t r e r plus de 50 6- c l a i r s avec l e s spectres associés. Il e s t appazu Zntéressant d' e n r e g i s t r e r simultanément l e s données d'un spectrographe à fen-t e e t c e l l e s d'un réseau de d i f f r a c t i o n . .~~dgs-d=s-r=d~o=fyégugn~:e ga u Marshail Space Fl i g h t Center de l a NASA, l'étude des émissions de la foudre à t r è s haute f r é-quence a été entreprise dans plusieurs buts : évaluer l e s p o s s i b i l i t é s de détection d ' é c l a i r s en hyper-fréquence à p a r t i r d'une orbite géosynchrone, valider e t compléter l e s données connues sur la d i s t r i b u-t i o n d'amplitude spectrale des émissions, estimer l e s e f f e t s des b r u i t s de fond d'origine humaine sur la détection du signal, mieux comprendre l e p r o f i l des décharges aux fréquences haut es, évaluer plusieurs systèmes de détection au sol en vue d' un système hybride. Les détecteurs à bande é t r o i t e u t i l i s é s sont accordés sur l e s fréquences centrales suivantes : 22,s MHz, 225 MHz, 2,O GHz e t 2,S GHz. En polarisation horizontale e t v e r t i c a l e , l e s données
  20. 20. sont échantillonnées à 20 MB/S e t codées en mots de 8 b i t s dans une mémoire de 128 KB (représentant 6 $4 ms de stockage). Les r é s u l t a t s obtenus indiquent qu'une détection e n t r e 1 GHz e t 10 GHz e s t possible, avec des amplitudes se s i t u a n t entre 5 e t 15 dB au-dessus du niveau de bruit. A ces fréquences, l e s signaux sont beaucoup plus d i s c r e t s qu'au-dessous, ce qui e s t favorable du point de vue de la conception du matériel e t de la gestion des données. .gepreg RF-et- opggugs-s&mgl&agégs : un c e r t a i n nombre de cam-pagnes de mesures ont m i s en oeuvre des détecteurs électroma-gnétiques e t optiques simultanément au sol (à Socorro) e t à bord d'un U-2 (voir a u s s i r é f . (26) e t (27)). L'avion e s t équipé d'un analyseur de changements de champ élec-trique, de senseurs optiques, de cméras CCD e t dtappareils photographiques munis ou non de d i s p o s i t i f s spectrographiques. Au s o l (Laboratoire Langmuir ou s t a t i o n mobile, suivant l e s cas), on dispose de caméras video, d'analyseurs de changement de champ à large spectre, de récepteurs radio (34,4 MHz à 2,2 GHz), de radars Doppler. Dans c e r t a i n s cas, un système de car-tographie acoustique e t la collaboration de contrôleurs aériens fournissent des données supplémentaires. Toutes ces études visent à fournir des éléments de choix pour é t a b l i r l e s spécifications de systèmes de détection par s a t e l-l i t e s . Une f o i s l e s données brutes accumulées, e l l e s demandent beaucoup de temps e t de moyens pour l e u r tradtement. DéLe-Log Ge2 4egpztgs : certaines recherches visent à é t a b l i r 0- des c r i t è r e s de prévision des ouragans ou des tempetes. Deux systèmes interférométriques fonctionnant à 2 MHz (bande paissan-t e = 2,7 KHz) e t couplés à des calculateurs ont été mis en opé-r a t i o n ,respectivement au MSFC et au SwRI (south-west Research I n s t i t u t e ) . Par seuillage e t interférométrie, l e s centres des ouragans sont l o c a l i s é s , e t il ne manque qu'une troisième sta-t i o n pour pouvoir f a i r e une triangulation plus précise. Dans un autre centre, l e s centres d'émission en VHF sont corré-
  21. 21. l é s aux échos de radars Doppler à 10 cm e t à ceux de radars en bande L (23 cm) avec succès : 82 9/0 des orages de type tornade sont détectés à l'aide du débit dlimpulsions à 3 MHz. Pendant une période, l a NASA a opéré un laboratoire mobile en llemmenmt à la rencontre de gros orages (environ 16 en tout). Les équipements u t i l i s é s é t a i e n t : - analyseurs de changement de champ électrique ( l e n t e t ra-pide), - mesure des "sfericsn à 3 NHz, - mesure des t r a n s i t o i r e s optiques, - mesure des courants Corona, - enregistreurs TV des é c l a i r s e t des nuages, - appareils photographiques de 35 mm, - caméra cinématographique de 16 mm, - radar Doppler. Les r é s u l t a t s ne sont pas encore disponibles. Travaux r é a l i s é s sur des données de s a t e l l i t e s : De nombreux travaux de recherche sur la foudre ont déjà é t é effectués à p a r t i r de données de s a t e l l i t e s c i v i l s ou m i l i t a i-res. Une revue d é t a i l l é e de ces études a été f a i t e l o r s de la réunion du groupe de t r a v a i l sur la nécessité d'observer la foudre depuis l'espace (réf.(23)). Un résumé de c e t t e revue, a i n s i que des r é s u l t a t s obtenus postérieurement à 1~ réunion de Février 1979, e s t présenté ci-dessous : .gé4ect&or~y a~ig-$lgc~r&qu:e llétude des ~sfericswa b é n é f i c i é depuis longtemps des données fournies par des s a t e l l i t e s équi-pés de senseurs RF pour la, mesure des b r u i t s radio t e r r e s t r e s . Ces s a t e l l i t e s ont été, par ordre chronologique : - UK-3 (ARIEL III), en orbite quasi- circulaire à 550 Km dl a l t i t u d e , muni de récepteurs à 5, 10 e t 15 MHz (1969). - RAE 1 (Radio Astronomy Explorer 1), en o r b i t e à environ 6000 Km (1973). - ISS-b (Ionosphere Sounàing s a t e l l i t e ) , mis en orbite par l e s Japonais pour suivre l ' a c t i v i t é des é c l a i r s en HF en t i r a n t avantage de 11e f f e t dallirisl!d e lti onosphère ( 78)
  22. 22. - Syace Test Program ~78-2 (SCATHA), m i s en orbite quasi-synchrone en 1979. ,&es sa~e~~gs-~~-(@~@gg-~glg-~bs-~af,: olyeys ~ p remiè-r e s expériences de détection optique de la foudre depuis l'es-pace mirent à p r o f i t la, haute sensibilité des instruments em-barqués sur les satellites OSO. En raison de la saturation du système par la réflexion de la lumière solaire ou lunaire, l e s observations se limitaient aux n u i t s de nouvelle lune. GrSice à OS0 2 (1967) e t OS0 4 (1971 ), 7000 éclairs produits par 1000 complexes orageux purent ê t r e locdisés, la majorite sur les continents, Les sa~e~l&tg:s -le~s satellites VELA, développes pour la détection des explosions nucléaires, portaient des senseurs a p r i o r i t r o p peu sensibles pour détecter la foudre (seuil de 10' 1). Sur une o r b i t e circulaire inclinée de lo5 Km de ragon, 4 satellites équidistants permettadent une surveillasce pema-nente de toute la surface terrestw, Chacun é t a i t équipé de 3 senseurs & photodiodes au Silicium (4000-1 1000 A) : - 2 senseurs pour la résolution temporelle (de sensibilités d i f f é r e n t e s ) , - 1 senseur pour la résolution angulxire (localisation), C'est grâce aux données fournies par ces satellites que BOU. Turman (r6f. (28)) a m i s en évidence l'existence des "super-boltstl, immenses éclairs dl une i n t e n s i t é 100 f o i s supérieure a celle des éclaire typiques (1 O' W à 1 013 W) , d'une durée de 1' ordre de 1 iias e t dont le premier "return stroker' i r r a d i e plus de 109 Joules, Ces phénomènes, d é t e c t é s s u r t o u t le globe, ont p gtre corrélés avec la détection en VLF des nsfericsll corres-pondamts (en 2 mois, corrélation totale sur 40 enregistrements). Le f a i t que parmi les super-bolts détectés alors qulils étaient dans le champ de vision de 2 satellites, seulement 20 % aient effectivement été vus par les deux semble indiquer qu'ils ne se trouvelat pas au-dessus des nuages, On estime que 5 éclairs sur lo7 émettent plus de 3 x 1012 W dans le risible (si), ce qui explique que la probabilité de les voir du sol est. quasi-nulle.
  23. 23. .gaLel;l&tgs-DgSg ~gfgnge-Mgtgoro&ogics~a Le&l&tg prgggan~) : Le système m i l i t a i r e DMSP e s t composé de s a t e l l i t e s en orbite polaire c i r c u l a i r e héliosynchrone (830 Km), équipés de senseurs météorologiques ( v i s i b l e , infra-rouge, hyper-fréquences). Le premier équipement développé spécifiquement pour la détec-t i o n optique de la foudre a é t é embarqué sur l e s a t e l l i t e DMSP 8531 en Mars 1974 : il s'agissait de l'expérience SSL (~pecial Sensor Lightning). Ce senseur comportait une matrice de 12 pho-to- diodes au Silicium couvrant chacune une a i r e de 700 Km x 700 Km au sol, l'ensemble permettant l'observation d'un rectan-gle de 2200 Km sur 3000 Km. Les domadnes de s e n s i b i l i t é en lon-gueur d'onde e t en puissance t o t a l e reçue des photo-diodes é- 8 taient respectivement : 5000 à 10000 , 10 à 2 x 10" W. Pour chaque photo-diode, l e système mémorisait une f o i s par se- . conde l'amplitude de la plus f o r t e impulsion, e t la codait sous forme numérique en 16 niveaux logaritiuniques. Les données bru-t e s consistaient donc en 12 valeurs par seconde, en p l u s des photographies des nuages dans l e v i s i b l e (0,4 à 1,l p) e t dans l ' i n f r a- rouge (8 à 13 pm). Plus t a r d , des s a t e l l i t e s de la s é r i e DMSP Block-D furent éqtd-pés d'un système plus compact, correspondant à des aesures cons-plémentaires : l e PBE (Piggyback Experiment). Constitué d'une seule photo-diode couvrant au sol un cercle de 1360 Km de dia-m ètre, l e PBE correspondait à 3 besoins : - fournir des données sur une gamme de puissances interné-diaire entre VELA e t SSL : 4 x lo9 W à 1013 W, - étendre l e s observations au jour (aurore/cr&puscule au l i e u de midi/minuit), - fournir des données à l ' é c h e l l e mondiale sur la r é p a r t i-tion de la foudre. A l'aide d'un système de contr8le de gain, l e s impulsions re-çues étdent mémorisées en échelle logarithmique sur 63 niveaux. Les données obtenues de SSL e t de PBE-2 e t PBE-3, combinées avec des "v é r i t é s- t e r r a i nw acquises dans l e cadre du programme TRIP à Socorro, ont é t é exploitées par B.N. Turman (réf.(29)) e t par R.E. Orville e t D.W. Spencer (réf.(30) e t (31 )) pour
  24. 24. étudier d1 un point de vue s t a t i s t i q u e la r é p a r t i t i o n géographi-que e t en puissace des é c l a i r s (une étude porte sur 365 jours consécutifs à minuit). Ces études ont permis de confirmer e t de . préciser la fréquence moyenne de foudroiement de la t e r r e ( l a vaïeur traditionnellement admise de 100 éclairs par seconde a-vait é t é proposée par Brook en 1925 i), e t de mieux cerner l e s différences d ' a c t i v i t é orageuse entre l e s t e r r e s e t l e s océans, .~x~é;ignce-~~IY : embarquée au milieu de 1978 à bord du v&î-cale S3-4 du "Space Test Program", sur une o r b i t e héliosynchro-ne, e l l e permet l'observation du sol à 10 e t 22 heures (temps local). Un élément à large champ du type PBE-2 e t deux senseurs p l u s résolvants (llun à balayage, l1a u t r e à mosdque) permet-t e n t de l o c a l i s e r la foudre à quelques kilomètres près. Les r é s u l t a t s de c e t t e expérience n1o nt pas e-t 6 'comiauniqués. -- P r o j e t s d'avenir : Les principales conclusions du groupe de t r a v a i l sur la néces-s i t é d'observer la foudre depuis l'espace (réf.(23)) ont été l e s suivantes : - il a été prouvé qu'un s a t e l l i t e pouvait détecter l e s é-c l a i r s de jour comme de n u i t , e t que des recherches en climatologie pouvaient Qtre menées à p a r t i r de plate.- fomes s p a t i a l e s . - l e s besoins l i é s aux applications pratiques de la détec-tion de l a foudre pourraient probablement 8tre satisfdts à l ' a i d e de réseaux t e r r e s t r e s , mes 11utilis8tion de sa-t e l l i t e s f a c i l i t e la gestion de grandes bases de données, - l'aspect des orages vus de l'espace est d i f f é r e n t de ce-l u i vu du sol, e t certaines études nécessitent une obser-vation "par l e haut" (contribution des é c l a i r s à la fixa-t i o n de l'azote dans l'atmosphère, théorie du c i r c u i t é-l e c t r i q u e global dans ltatmosphère selon laquelle l ' e n-semble des orages se comporte comme un générateur,. . . ).
  25. 25. - il e s t t r è s souhaitable d'étudier l e s rayonnements de la foudre dans la bande de 50-MHz à 100 GHz, ainsi que l e rapport signail/bruit dans l'espace à ces fréquences. En e f f e t , l'une des premières p r i o r i t é s concerne la C a-pacité de discriminer l e s é c l a i r s nuage-sol dos éclairs nuage-nuage, e t toutes l e s fréquences doivent Btre explo-rées dans c e t t e optique. Une proposition d'expérience à inclure dans l e s a t e l l i t e UARS (Upper Atmosphere Research S a t e l l i t e ) de la NASA a été évoquée dans l e groupe de t r a v a i l . Il s'agit principalenent d'étendre à un pouce l e diamètre des senseurs pour abaisser à 1 o8 W l e s e u i l de détection, avec la même technologie que pour VELA. Le système de codage envisagé permettrait d'avoir une résolu-t i o n meilleure que 10 Km à 500 Km. Au cours de c e t t e méme réunion, 3 axes ont é t é traces pour la poursuite des recherches sur la détection e t la c a r a c t é r i s a t i o n de la foudre par s a t e l l i t e : - Satellite de surveillance à basse a l t i t u d e : il semble tout- à- fait envisageable actuellement de réaliser un sen-seur ayant une résolution de 10 x 10 ( b a r r e t t e de 100 photo-diodes ou matrice de 10 x 10 photo-diodes), à bord d'un s a t e l l i t e météorologique t r a d i t i o n n e l orbitant à une dtitude de l ' o r d r e de 800 à 1500 Km. Pour assurer une surveillance continue de la foudre, l e nombre de s a t e l l i t e s à maintenir simultanément en o r b i t e s e r a i t compris entre 2 et 6 . - Expérience de corrélation avec l e s tempêtes r il manque beaucoup de données pour é t a b l i r de f o r t e s corrélations entre la gravité des orages et l e s signaux de la foudre. Il faudrait disposer de données t r è s f i n e s s u r la loca-l i s a t i o n des é c l a i r s , la structure des nuages e t l e s spectres émis par l a foudre. Ceci suggère l ' u t i l i s a t i o n d'un télescope, d'un spectromètre e t d'un d i s p o s i t i f photographique. Le pro j e t NOSL destiné à la navette spa-t i a l e (présenté plus loin) constitue un premier pas dans c e t t e direction.
  26. 26. - Détecteur géosynchrone : pour t e s t e r 1' e f f i c a c i t é d'un système de loccLlisation des tempêtes, il s e r a i t t r è s n-tile de l'installer à bord d'un s a t e l l i t e géosynchrone au-dessus des Etats-Unis (34000 Km d ' a l t i t u d e ) . Un sa-t e l l i t e de la s é r i e GOES pourrait convenir, nais ltidé-al s e r a i t d ' u t i l i s e r l e s a t e l l . i t e STORMSAT praposé par la NASA ( stabilisé sur 3 axes) Le détecteur proposé par BON. Turman consiste e s s e n t i e l-lement en 2 b a r r e t t e s de 200 à 1000 diodes chacune dis-posées perpendiculairement 1' une à 1' autre; l e u r s e u i l de s e n s i b i l i t é étant de 2 à 10 x 10' W, e l l e s seraient échantillonnées à 1 MHz (réf. (23), p. 77). Le dernier projet sur lequel de la documentation ait été re-c u e i l l i e e s t l'équipement NOSL (Nighttime/daylight Optical Sur-vey of Lightning], opéré par l e s astronautes de la navette spa-t i a l e . Son responsable B. Vonnegut avait mis au point dès 1975 (réf. (32) ) un système extrêmement simple pour détecter e t en-r e g i s t r e r l e s coups de foudre, à l ' a i d e d'un magnétophone à c a s s e t t e s e t d'une c e l l u l e photo-électrique disposée au fond d'un tube métallique e t branchée à la place du microphone (cha-que "return strokew provoquant l'enregistrement d'une impul-sion) . En 1978, B. Vonnegut présentait un d i s p o s i t i f composé d'une ca-m é r a super-8 sonore surmontée d'une c e l l u l e photo-électrique exposée au même champ angulaire que l a caméra. Expérimenté à bord d'un avion Lear J e t , ce système simple e t maniable a prou-vé que l'on pouvait associer à une séquence filmée montrant 1' évolution d'une formation orageuse une s é r i e d'impulsions (sur la p i s t e du son) correspondant aux décharges (réfo(ji3)). L'expérience NOSL proprement d i t e miet en feu une caméra 16 mm à 24 images/s avec un film couleurs (QX-807 avec f i l t r e 2A), e t un enregistre^^ stéréophonique à c a s s e t t e s , dont l e s deux ca-naux sont alimentés par l e s signaux suivants : - canal 1 : signal émis par la c e l l u l e photo-électrique disposée au-dessus de la caméra. - canal 2 : impulsions générées par la caméra avec chaque image (synchronisation).
  27. 27. La mise en oeuvre du NOSL à bord de la navette c o n s i s t e pour l ' a s t r o n a u t e à filmer, à t r a v e r s la fenêtre, l e s complexes orageux, éventuellement guidé depuis l e s o l gr%ce à des don-nées météorologiques. De jour, il ajuste l e zoom à son gré, e t de n u i t , il peut placer devant l ' o b j e c t i f un réseau de d i f-fraction, Les buts de c e t t e expérience sont l e s suivants : - enregistrer l e s nsuper-bolts" i n v i s i b l e s du s o l , - filmer l e s aspects inhabituels de la foudre associée aux tornades (des témoignages mentionnent des couleurs va-r i é e s ) , - observer l e s décharges en édr c l a i r au-dessus des orages (des témoins astronautes ont décrit des phénomènes de foudre en boule), - mesurer l e s v a r i a t i o n s de réflexion au sommet des nuages (dues à la réorientation des cristaux pâr l ' é l e c t r i c i t é ) , - étudier 1' é l e c t r i f i c a t i o n des I1nuages chaudsn ( e n t i è r e-ment s i t u é s au-dessous de l'isotherme O0 ), - observer l ' é v e n t u e l l e a c t i v i t é de la foudre au-dessus des éruptions volcæniques, - effectuer des mesures spectroscopiques. Après des e s s a i s de validation à bord d'un U-2, l e NOSL a été u t i l i s é au cours du vol STS-2 (réf.(34)). En raison de la fai-b l e q u a n t i t é de données r e c u e i l l i e s au cours de c e t t e opération, l e MOSL a été mis au programme des vols STS-4 e t STS-6.
  28. 28. 111.3. Détection des météores. S'il existe dans plusieurs pays des s p é c i a l i s t e s en minéralo-gie qui s'intéressent à l'analyse en laboratoire des matériaux e x t r a t e r r e s t r e s , e t donc des météorites, il n'y a que peu d'as-tronomes motivés par l'étude des météores e t de l e u r s t r a j e c-t o i r e s . Indépendamment des aspects de nature globale ou statis-tique ( o r b i t e s des essaims r é p e r t o r i é s , etc...), 1es.observa-tions de ces phénomènes relèvent généralement du témoignage f o r t u i t . Depuis 1951, l e chercheur tchèque 2. Ceplecha se passionne pour l ' e x p l o i t a t i o n scientifique des photographies d'étoiles filan-t e s . En 1959 il r é u s s i t à photographier de deux s t a t i o n s dis-t i n c t e s la chute de la météorite de Pribram, à la l o c a l i s e r par calcul e t à la retrouver, Cette première mondiale ouvrait la porte à des recherches originales, en p a r t i c u l i e r sur l e s t r o i s thèmes suivants : - établissement de r e l a t i o n s entre la luminosité e t la m a s-se d'une météorite au cours de sa rentrée dans l'atmos-phère .. -. - discrimination entre météorites de d i f f é r e n t e s natures ( s i d é r i t e s , chondrites, chondrites carbonées). - affinement des algorithmes de calcul des t r a j e c t o i r e s , e t notamment dans la détermination des points de chute. Dès 1961 , 1' Union Internationale dt Astronomie ( IAU) approuvait une résolution qui appelait à mettre en place des réseaux de détection photographique des météores. C e s t a i n s i que furent successivement créés l e s réseaux çuivmts : réseau multi- stations en Tchécoslovaquie (Ceplecha) , devenant l e réseau européen 5 ans plus t a r d gr%ce à la participation de l a République Fédérale Alle-mande. réseau PRAIRIE aux E t a t s- U n i s (MC Crosky) , abandon-né en 1975.
  29. 29. - 1971 : réseau MORP au Canada (Ballidaiy). - 1975 : réseau dl amateurs en Grande-Bretagne (Hindley]. - 1976 : réseau en U.R.S.S. (Zetkin). Au cour s de l1ét ude, aucun renseignement n'a pu 8tre obtenu sur llactivité des Soviétiques dans ce domaine (d'après Z. Ce-plecha, ils sont a c t i f s mais l e s communications sont quasiment inexistantes, m8me pour l u i en Tchécoslovaquie) . Le courrier adressé au responsable du réseau anglais e s t r e s t é sans réponse, ce qui tend à confirmer l'impression de 2, Ceple-cha (avec qui ils collaboraient dans l e s années 75) que l e s An-g l a i s ne font plus r i e n actuellement. En ce qui concerne l e s 3 grands pro j e t s r e s t a n t s , l'approche a é t é la suivante : - Réseau Européen (Tchécoslovaquie) : prise de contact par l e t t r e avec son responsable Z. Ceplecha, e t v i s i t e de F. Louage à son observatoire d10ndrejov, près de Prague. - Réseau PRAIRIE (~tats-Unis) : prise de contact directe avec son ascien responsable R.E. McCrosky par A, Esterle a 1' occasion d'une mission aux Etats-Unis. - Réseau MORP (Canada) : contact é t a b l i par l e t t r e stan-dard dans l e cadre de l a prospection systématique, e t ré-ception en retour d'une documentation é c r i t e . Ces t r o i s réseaux avaient été présentés auparavant par l e s mi-néralogistes français s p é c i a l i s t e s des météorites, MM. Pellas e t Lorin (cf, CR 11/0182, 29/0582 e t 57/0882È. Ils font respec-tivement l ' o b j e t des t r o i s paragraphes suivants. Il est important de souligner qu'en 1982 llIAU (Comniission 22) a recommandé en assemblée générale la poursuite des programmes d'observation de météores (voir l e texte page suiv&te).
  30. 30. -11-1.3-.1-, -L-e -rés-ea-u- e-uro-pé-en-. Les moyens dont dispose 2. Ceplecha depuis une trentaine d' années pour photographier l e s bolides ont beaucoup évolué, tant sur l e plan q u a l i t a t i f que sur l e plan q u a n t i t a t i f . Par-ti de 2 p e t i t e s s t a t i o n s équipées chacune de plusieurs camé-ras dont c e r t a i n e s é t a i e n t munies d'un réseau de di£ fraction, il a mis en opération l e réseau proprement d i t en Octobre 1963. Des caméras "plein ciel" (pointant vers l e bas sur un miroir hémisphérique), munies dl obturateurs rotatifs à 12,5 coups par seconde, permettaient des l o c a l i s a t i o n s en azimut à -+ 0,1° p r è s pour des é t o i l e s f i l a n t e s de magnitude supér ieure à -6. Dans l e s années suivantes, la République Fédérale Allemande (~ax-~lanck-~nstitfuÜtr Kernphysik de Heidelberg) e t 1'Autri-che (Université de Vienne) se sont intégrées au réseau, por-tant à une cinquantaine l e nombre de s t a t i o n s en Europe, e t à un demi-million de Km2 la surface au sol coulerte. De façon 6- pisodique, des groupes d'astronomes amateurs spécialisés dans l e s météores se sont j o i n t s aux travaux du réseau européen, notamment en Hollande e t en Grande-Bretagne. Les s t a t i o n s a c t u e l l e s , en Tchécoslovaiquie , sont équipées d' o b j e c t i f s "fish-eyett ( Z e i s s ) q u i remplacent avantageusement l e s caméras Ilplein ciel1' sous un encombrement bien i n f é r i e u r . Le fonctionnement d'une s t a t i o n , du réseau e t du système de ré-duction des données est présenté en d é t a i l dans l e volume no 4 (cf, CR 59/0982). Nous ne rappellerons donc i c i que l e s points e s s e n t i e l s : - à llobservatoire dlOndrejov, plusieurs systèmes de prise de vue pazticuliers sont m i s en oeuvre, notamment une C a-méra mobile montée sur équatoriale et permettant la data-tion des évènements enregistrés par l e s caméras f i x e s du réseau, e t des d i s p o s i t i f s de spectro&rapbie (réseaux de d i f f r a c t i o n ) . - l'équipement standard d'une s t a t i o n e s t avant tout simple e t robuste : un coffret métallique ouvert vers l e haut
  31. 31. sur un objectif "fish-eye" de 30 mm de focale e t 180° de champ angulaire, une plaque de verre de 400 ASA, e t un obturateur r o t a t i f monté près du plan focai e t ali-menté sur l e secteur pour tourner à 12,5 Hz (en princi-pe, 4 ou 5 Hz s u f f i r a i e n t ) . - l'espacement adopté d'environ 100 Km entre l e s s t a t i o n s s'avère beaucoup plus adéquat que l e s 200 Km du réseau PRAIRIE (sur lequel Z. Ceplecha a également t r a v a i l l é ) . Un prolongement du réseau actuel vers la France (Nord- Est ) s e r a i t évidemment a c c u e i l l i t r è s favorablement . - l e s s t a t i o n s sont généralement implantées dans des sta-t i o n s météorologiques, e t mises en oeuvre par l e u r per-sonnel. Une v i s i t e annuelle s u f f i t à 1' entretien. - en l'absence de couverture nuageuse, l e s expositions ne . sont effectuées que lorsque l e s o l e i l se trouve à un m i-nimum de 110 au-dessous de l'horizon. Une seule exppei-t i o n e s t programmée pour l e s n u i t s sans lune, deux l e sont pour l e s n u i t s avec lune. - la réduction des données, à Ondrejov, se f a i t à l'aide d'un bac optique (ASCORECORD) e t d'un mini-calculateur. Seules sont p r i s e s en compte l e s t r a j e c t o i r e s photogra-phiées d'au moins 2 s t a t i o n s (30 à 60 par année). - l e s calculs de trajectographie se font par des mesures sur l e s plaques, en s'appuyant sur des é t o i l e s (connues) de référence. Les mesures photornétriques (évolution de la magnitude l e long de la t r a j e c t o i r e ) passent par des mesures de largeurs de traces sur l e s plaques (formules empiriques). Quand des données sont disponibles en prove-nance de plus de 2 s t a t i o n s , l e s calculs sont effectués en prenant en compte toutes l e s combinaisons passibles. - des extrapolations v e r s l e haut ( o r b i t e avant la rencon-t r e de l'atmosphère t e r r e s t r e ) e t vers l e bas (point d1 impact au s o l ) de la t r a j e c t o i r e sont calculées. A ce jour, seule la météorite de Pribram a pu ê t r e photogra-phiée, retrouvée et étudiée (réf.(35)).
  32. 32. - l'équipement actuel des s t a t i o n s du réseau permet de pho-tograpuer des météores jusqutà la magnitude O (pour une vitesse angulaire apparente typique de l'ordre de 10 O/s). - l a l o c a l i s a t i o n des positions en azimut e s t faite avec une i n c e r t i t u d e d'une minute d'arc sur l e s plaques. Lors-q u ' i l y a chute d'une météorite, l ' i n c e r t i t u d e sur l e point dt impact, qui dépend fortement des condit ions mété-orologiques 2 en f i n de parcours, e s t typiquement de 2 Koe pour un objet de 1 Kg arrivant avec une inclinaison de 45O. Le réseau européen de détection photographique des météores est particulièrement intéressant pour la présente étude, à plu-s i e u r s t i t r e s . C'est l e plus v a s t e des réseaux connus, e t son responsable e s t l e meilleur s p é c i a l i s t e mondial de la question. Sa zone de couverture s1arr8te actuellement à la f r o n t i è r e Est de l a France, ce qui rendrait possible (à peu de frais) de s'y i n t é g r e r , l e l o g i c i e l de traitement dtOndrejov pouvant c e r t a i-nement gtre u t i l i s é . Enfin sa technologie extrêmement Simple m a i s parfaitement mise au point au f i l des années constitue un excellent point de comparaison pour l'étude d'un nouveau sys-tème, surtout si l ' o n prend en compte l e d é s i r de 2. Ceplecha de fair'e p r o f i t e r l e s autres de sa longue expérience. -II-I .-3.2-. -L-e -rés-ea-u- P-RA-IR-IE-. Le réseau américain PRAIRIE e s t r e s t é opéraitionnel pendant une dizaine damnées, entre 1963 e t 1975. Implanté dans l e Middle West en raison de son réseau r o u t i e r t r è s dense, il avait 6th créé sur des c r é d i t s mis paz la NASA à la disposition du Smith-sonian I n s t i t u t e , dans deux buts : - favoriser l a collecte de météorites ?*fr&chesf1 (par rap-port à l a durée de vie des isotopes intéresscults). - mieux connaître l e s t r a j e c t o i r e s e t la r e l a t i o n entre la masse e t la brillance.
  33. 33. PRAIRIE é t a i t composé de 16 s t a t i o n s d i s t a n t e s entre e l l e s de 200 à 250 Km, et couvrant une superficie totale d'un million de Kh2. La surveillance é t a i t assurée par d e s ' fermiers voisins e t l e s scientifiques ne passaient que de tenps en temps, Les poses duraient deux heures, e t e l l e s é t a i e n t automatique-ment annulées lorsque l ' é t o i l e polaire n ' é t a i t pas v i s i b l e (couverture nuageuse). Les occultations étaient f a i t e s à rai-son de 20 coups par seconde, e t un d i s p o s i t i f de datation é t a i t i a c l u s das l e système (photographie de l'horloge chaque f o i s qu'une c e l l u l e d é t e c t a i t un changement brusque de luminosité). De même qu'en Europe, une seule météorite a é t é photographiée par 4 s t a t i o n s du réseau e t retrouvée (4 fragments locétlisés dans environ 1 K&) : l a météorite de Lost City (réf. (36) 1. Ce-la a permis d'améliorer l e s modèles de r e l a t i o n ~nasse/luminosi-t é é t a b l i s auparavant avec la météorite de Pribrm. Des études spécifiques ont été f a i t e s sur l a r e l a t i o n entre l'altitude d' extinction e t la composition de l'objet (réf.(37)). Au t o t a l , l e réseau PRAIRIE a permis d ' e n r e g i s t r e r 2700 t r a j e c-t o i r e s de météores, dont 322 ont fait l'objet d'une étude par-t i c u l i è r e sur l e s t r a j e c t o i r e s e t l e s courbes de luminosité (réf.(38)). Des approximations analytiques des courbes de va-r i a t i o n de la distance ou de la luminosité en fonction du temps ont a i n s i pu ê t r e mises au point. -11-1.3-.3-. -L-e -ré-se-au- M-OR-P. Le réseau MORP (~eteoriteO bservat ion and Recovery Project) e s t implanté dans 11 ouest du Canada. Une présentation d é t a i l l é e en est f a i t e dans la publication qu'a envoyée son responsable en réponse à une prise de contact é p i s t o l a i r e (cf. volume no 4 : Canada). Dirigé depuis l'Université de Saskatchewan qui se trouve vers son centre, ce réseau comporte 12 p e t i t s observatoires, chacun équipé de 5 appareils photographiques, d'un détecteur de météo-
  34. 34. r e s e t de d i s p o s i t i f s de contrôle dl exposition. Les caméras u t i l i s e n t des l e n t i l l e s de 50 mm e t des films Kodak ?O mm Plus-X Pan en rouleaux. Toutes l e s précautions sont p r i-ses pour i d e n t i f i e r chaque caméra, positionner l'une ]par rap-port à l'autre l e s photos i s s u e s de caméras voisines, dater l e s évènements, etc... Les c a r a c t é r i s t i q u e s de déformation géomé-trique associées à chaque caméra sont mesurées, de façon à per-mettre des corrections u l t é r i e u r e s par calculateur, Un système d'obturation o r i g i n a l met en jeu une roue tournant à 4 Hz e t portant 3 secteurs de t a i l l e s égales : l e premier e s t trcuispa-rent , l e deuxième pratiquement opaque (densité = 5) e t l e t r o i-sième a une densité égale à 2 (semi-transparent). Le détecteur de météore u t i l i s e un tube photo-multiplicateur s u i v i d'une électronique qui détecte l e s sources mobiles dans l e champ. Lorsqu'un météore s a t i s f a i t l e s c r i t è r e s , ce détec-teur commande l'impression de l'heure e t l'avancement du film. Cet équipement est t e s t é une f o i s par mois en émettant une i m-pulsion lumineuse daras l e champ. Un rouleau de pellicule de 100 pieds dure entre 3 e t 6 semai-nes, selon la durée de l a nuit. L'ensemble des vues concernant un météore donné est t r a i t é en laboratoire photographique, puis sur calculateur pour l a réduction des données. A l ' i n s t a r des deux réseaux présentés précédemment, l e réseau MORP a permis d'étudier à fond une météor i te i~portmte: l a météorite dtInnisfree, observée en Février 1977, photographiée par 4 s t a t i o n s , l o c a l i s é e à 500 mètres près e t retrouvée (nom-breux fragments dont un de 2 K g ) . Les données fournies par MORP ont, encore une f o i s , permis d' a f f i n e r l e s modèles élaborés à p a r t i r de Pribram e t de Lost City, et l e s orbites dans l'espace de ces 3 objets ont été re-calculées avec précision.
  35. 35. III -4. Détection des s a t e l l i t e s . Les s a t e l l i t e s a r t i f i c i e l s ne sont pas a p r i o r i assimilables à des phénomènes aérospatiaux r a r e s , au sens de c e t t e étude, puisque, étant contrôlés du s o l , ils ont un comportement pré-v i s i b l e . Cependant, l e problème que pose aux militaires la surveillance de s a t e l l i t e s étrangers pour lesquels ils ne dis-posent pas d'éphémérides ( e t qui ont souvent la capacité de changer d ' o r b i t e ) est t r è s proche de la détection des pheno-mènes r a r e s , notamment dans l e domaine optique. La nature c l a s s i f i é e des a c t i v i t é s dans ce domaine du rensei-gnement rendait d i f f i c i l e l'obtention de données techniques sur l e s équipements correspondants et leur mise en oeuvre. Une exception t r è s importante, e t qui j u s t i f i e ce paragraphe, est constituée par l e nouveau système américain GEODSS de s u r v e i l-lance optique de l ' e s p a c e , q u i a f a i t l'objet de quelques pu-b l i c a t i o n s . Depuis la fin des années 50, 1'U.S.A.F. disposait d'un réseau de télescopes munis de caméras Baker-Nunn pour s u r v e i l l e r l e s s a t e l l i t e s . U t i l i s a n t des optiques de 0,5 m d'ouverture et de x 30° de champ angulaire, ce système produisait des photos sur des rouleaux de p e l l i c u l e de 70 mm pour lesquels 90 minutes de traitement étaient nécessaires. A l'époque, on ne comptait que quelques centaLines de s a t e l l i t e s en o r b i t e , e t des observa-t e u r s entrdnéç a r r i v a i e n t à de meilleurs r é s u l t a t s que l'ex-p l o i t a t i o n des photographies. La limite de s e n s i b i l i t é du sys-tème se s i t u a i t vers l a magnitude 16. Le nouveau système m i l i t a i r e de surveillance mondiale des sat e l-lites GEODSS round-based Electro-Optical Deep Space Surveil-lance) correspond aux nouvelles nécessités : environ 5000 sa-t e l l i t e s , qui changent fréquemment d ' o r b i t e s , e t dont une frac-t i o n de plus en plus importante est en o r b i t e géosynchrone (à 36000 Km d ' a l t i t u d e ) , c'est-à-dire au-delà de la napitude 14. GEODSS assurera l e suivi des objets au-delà de 5500 Km d ' a l t i-tude ("deep spacen), tandis que l e s s a t e l l i t e s en o r b i t e s bas-ses continueront di&tre p r i s en charge par des noyeds plus con-v e n t i o n n e l ~ (radars,...).
  36. 36. Le système complet comportera 5 s t a t i o n s identiques r é p a r t i e s autour du globe, dont 3 f i x e s e t 2 mobiles (transportables en pièces détachées par avion). Les 3 s i t e s f i x e s sont : White Sands (Nouveau Mexique), Maui (~awd)e t Taegu (Cor6e du Sud), Les données sur les satellites détectés, s u i v i s e t r é p e r t o r i é s (par leurs signatures optiques) seront communiquées en perma-nence au centre de commauldement du NORAD (Cheyenne Mountain, Colorado) (réf.(39)). Chaque s t a t i a n est équipée de t r o i s instruments optiques : - 2 télescopes "principauxn d'un mètre d'ouverture, 2,2 m de focale e t 2,1° de champ. - 1 télescope auxiliaire de 38 cm d'ouverture et 60 de champ. Ces instruments sont montés sur équatoriales, le positionne-ment étant contrôlé à une seconde d'arc près jusqulà la v i t e s-se de l50/s, Leur sensibilité leur permettrait de détecter un ballon de foot-bal1 en orbite géosynchrone (magnitude 18,5 !), grâce à un d i s p o s i t i f de détection très sophistiqué comprenant un tube VIDICON de 80 mm de diamètre avec une cible ultra-sen-sible SIT (~ilicon-~ntensifie~da rget).A chaque télescope e s t également associé un radiomètre infra-rouge qui permet de clas-s e r les o b j e t s (charges utiles, réservoirs de fusées, fragments, etc.,.). 11 e s t également prévu de remplacer les tubes VIDICON par des détecteurs CCD performants. L'un des buts essentiels de GEODSS est de pouvoir baïayer une zone donnée e t en e x t r a i r e les satellites en 6 secondes environ, l'analyse complète étant effectuée en 1 ou 2 minutes ( s o i t 100 f o i s plus v i t e qu'avec les caméras Baker-Nunn). La procédure d i t e de "réjection du fond1' (background r e j e c t i o n ) implantée sur calculateur est illustrée par le schéma de la page suivante, e t consiste en l'enchaînement suivant : - une s é r i e de 5 à 20 images successives (832 x 832 pixels) de la zone d ' i n t é r ê t e s t mémorisée sous forme numérique,
  37. 37. One longowxposure image fmme usaü a8 a for fiame ono. initiai noise reml step comptete. - la premiSre image (exposition prolongée) e s t p r i s e comme réfélence du champ d'étoilas, e t s o u s t r a i t e de t o u t e s l e s images suivantes , - l e s images sans é t o i l e s f i x e s aiinsi obtenues sont soumi-s e s à un programne de "détection cie tr&néestt qui d i f f é-rencie l e s o b j e t s en aouvenent (un s a t e l l i t e géosynchrone a typiquement une v i t e s s e angulaire apparente de 15"/s) des fausses alamnese Aux Etats-Unis, des astronomes se sont interessés aux possibi-l i t é s énormes d'observation du système GEODSS, et ont élaboré un yr3jet de prolongement du système de traitement des données, qui permettrait de mémoriser e t de s t o c k e r ( s o u s une forme com-pressée) l e s inforxatfons sur l e s é t o i l e s q u i s e r a i e n t sans ce-. la éliminées. Peu encombrant e t nlinterf érant absolument pas avec l e s opérations des m i l i t a i r e s , ce systàne n'a pas é t é r e-j e t é pr ces dirniers (rhf. (40) ) . Mettant à p r o f i t l e caractSre a l é a t o i r e des zones du c i e l ba-layées par l e s télescopes, ltastronone B.H. Margon calcule que
  38. 38. 7000 degrés2 seront observés chaque nuit par chaque instrument. Le système qu'il propose produirait une bande magnétique CCT stand-ard par nuit e t par s t a t i o n . Enfin, il estime qu'une é t o i-l e donnée aurait go0% de probabilité dl&tre observée : - tous l e s 9 jours par un senseur donné, - tous l e s jours par l'ensemble des 5 s t a t i o n s complètes. L'avantage considérable qu'aurait une base de données astrono-miques a i n s i constituée, en dépit de l'absence d'information de couleur, s e r a i t sa souplesse d'emploi (entièrement inforrma-tique) par rapport aux plaques photographiques t r a d i t i o n n e l l e s . En p a r t i c u l i e r , l e s recherches concernant l e s phénomènes dyna-miques seraLent grandement f a c i l i t é e s , corne par exemple : - é t o i l e s variables, - novae, - é t o i l e s émettrices de sursauts gamma.. On notera, en ce qui concerne l e s propositions sur l e s sursauts gamma, l'implication de Messieurs Vedrenne e t Hurley du CESR de Toulouse (cf. CR 36/0582, 60/0982 e t 68/1082).
  39. 39. SOMMAIRE DU VOLUME No 3 000000000000000000000000 P-AGE III, LA SITUATION DANS LE MONDE 1 III. 1. P r i s e s de contact 1 111.1.1. Prospection systématique 1 III. 1.2. Contacts p a r t i c u l i e r s 2 111.1.3. Phénomènes autres que la foudre e t l e s météores 3 111.2. Détection de la foudre 4 111.2.1. Afrique du Sud 111.2.2. Benelux 111.2.3. République Fédérale dtAllentagne 111.2.4. E t a t s- U n i s - Description des émissions associées aux décharges - Détection du s o l et/ou d'avion - Travaux r é a l i s é s sur des données de s a t e l l i t e s - Projets d'avenir III 3. Détection des météores III .3 .I . Le réseau Européen 111.3.2. Le réseau PRAIRIE I I I 3 Le réseau MORP III .4. Détection des s a t e l l i t e s

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