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Thématiques scientifiques

L’activité de l’équipe spatiale du LPP, initialement centrée sur l’exploration des plasmas terrestres, a évolué dans deux directions. D’une part, elle continue d’étudier les processus physiques à l’œuvre dans la partie ionisée de l’atmosphère, appelée ionosphère, et dans la magnétosphère de la Terre. Celle-ci est formée par l’interaction du champ magnétique de la planète avec le plasma éjecté par le Soleil, le vent solaire. Elle est délimitée du côté solaire par des frontières : le choc et la magnétopause.
D’autre part, l’équipe s’oriente vers l’exploration des environnements ionisés des autres corps du système solaire (planètes, satellites, anneaux et comètes) et du vent solaire.
Vidéo : La forme de la magnétosphère (P. Robert à partir du modèle de Tsyganenko de la magnétosphère).

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La magnétosphère de la Terre : Modèle en 3 dimensions du champ magnétique (le Soleil est à gauche).
Source : B. Katra

Les thèmes scientifiques abordés par l’équipe « Plasma Spatiaux » s’articulent autour des axes principaux suivants :

Tous ces thèmes sont reliés par le fait qu’ils se produisent essentiellement dans des plasmas sans collision.

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Cluster
Vue d’artiste de la mission. Source : ESA

L’activité de l’équipe est très fortement structurée par les projets spatiaux dont la plupart sont transversaux aux thèmes scientifiques ci-dessus. Ils reposent sur le développement d’instruments : spectromètre de masse et analyseurs plasma d’une part, antennes magnétiques d’autre part. Ces projets, Cassini, Cluster, Double Star, THEMIS, MMS, BepiColombo, Solar Orbiter, …, se font dans le cadre des agences spatiales CNES, ESA, NASA, JAXA (Japon), CNSA (Chine).

L’une des forces de l’équipe est de regrouper l’essentiel de la chaîne de compétences utiles au bon déroulement de ces projets. Ceci lui permet de s’investir dans : la participation aux groupes de définition des futures missions spatiales, le développement de l’instrumentation, le développement de logiciels pour la validation, la mise en forme et l’archivage des données, l’analyse scientifique des données des missions en cours. Cependant, l’activité de l’équipe spatiale va au delà des missions. Elle s’implique dans la conception de capteurs toujours plus petits, légers, et performants. Elle effectue également les développements théoriques et de modélisation numérique nécessaires à l’interprétation des observations.

Ci-dessous la liste des thèmes étudiés dans l’équipe :

Modélisation théorique des plasmas sans collision

La plupart des plasmas astrophysiques étudiés au LPP sont sans collision

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Turbulence

La turbulence se développe naturellement dans de nombreux plasmas astrophysiques

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La reconnexion magnétique

Phénomène universel lié à la modification de la topologie des lignes de champ magnétique

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Accélération, rayonnement et turbulence dans les régions aurorales terrestres

Comment sont créées les spectaculaires aurores boréales

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Les ondes de choc sans collision

Quel est le rapport entre un avion de chasse et la magnétosphère de la Terre ?

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Génération du vent solaire

Comment se fabrique ce vent de plasma émis par le Soleil ?

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Magnétopause de la Terre

Frontière magnétique à l’avant de la magnétosphère

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Magnétosphères planétaires

Les enveloppes qui protègent les planètes magnétisées

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Météorologie de l’espace

Comment se propagent les éruptions solaires et quels sont leurs effets sur l’environnement terrestre ?

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Sous-orages magnétosphériques

Reconfiguration de la queue magnétosphérique

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