Nouvelle caméra à rayons X prête à transformer les études de l'atmosphère supérieure

L'atmosphère supérieure, située entre 60 et 110 kilomètres au-dessus de la Terre, comprend la mésosphère et la thermosphère inférieure. Cette zone a des données limitées à cause des difficultés à prendre des mesures directes. Des recherches antérieures ont montré que l'observation de sources de Rayons X cosmiques peut nous aider à étudier cette région de manière efficace. Pour mesurer en continu la densité atmosphérique dans cette zone, une nouvelle caméra à rayons X, appelée SUIM (Soipix pour observer l'atmosphère supérieure comme expérience sur la Station spatiale internationale), est en cours de développement. Cette caméra sera placée sur la Station spatiale internationale (ISS) et regardera le bord de la Terre. En observant le fond cosmique de rayons X (CXB) qui traverse l'atmosphère, on pourra mesurer la densité de l'atmosphère supérieure grâce à la spectroscopie.

#L'objectif de SUIM

Comprendre l'atmosphère supérieure est essentiel pour les études climatiques et la prévision des conditions spatiales. Les changements dans l'atmosphère peuvent influencer les modèles climatiques mondiaux, y compris le réchauffement climatique. Par exemple, les températures dans la mésosphère et la thermosphère pourraient chuter à mesure que les niveaux de dioxyde de carbone augmentent, signalant des changements dans notre climat. Malheureusement, rassembler des données précises depuis la MLT est difficile car les observations directes depuis des satellites ou des ballons ont des limites.

Pour surmonter ces défis, le projet SUIM est en cours, axé uniquement sur l'observation de l'atmosphère supérieure. La caméra sera montée sur une plateforme spéciale sur l'ISS, ce qui lui permettra de fonctionner sans interruption pendant six mois lors d'une période d'activité solaire importante en 2025.

#Comment SUIM va fonctionner

Le dispositif SUIM comprend des capteurs à rayons X avancés appelés SOIPIX, basés sur la technologie de silicium sur isolant. Ces capteurs sont conçus pour détecter efficacement les rayons X et peuvent fonctionner dans l'espace, ce qui est une première pour ce type de technologie. La caméra inclut également un Collimateur à fente pour aider à concentrer les observations. Le collimateur a plusieurs fentes alignées parallèles à l'horizon terrestre, ce qui permet à la caméra de récolter des données sous différents angles.

Avec ce design, SUIM observera le fond cosmique de rayons X dans des plages d'énergie spécifiques, ce qui lui permettra de mesurer la densité neutre de l'atmosphère à différentes altitudes. Chaque mesure fournira des infos sur la densité de l'atmosphère tous les 15 kilomètres, créant une image plus claire des conditions de l'atmosphère supérieure.

#Détails techniques de SUIM

Le projet SUIM utilise deux grands dispositifs SOIPIX, chacun avec des centaines de pixels. Chaque pixel peut détecter indépendamment les signaux de rayons X, permettant à la caméra de se concentrer uniquement sur les données pertinentes au lieu de lire tous les signaux en même temps. Cette fonctionnalité améliore l'efficacité et la précision des observations. Le design comprend un collimateur avec plusieurs fentes pour séparer les rayons X entrants selon leurs angles, ce qui aide finalement à mesurer la densité atmosphérique.

La charge utile de SUIM se compose de plusieurs cartes électroniques qui contrôlent les différentes fonctions de la caméra, de la gestion de l'énergie au traitement des données. Le setup spécialisé garantit que la caméra peut fonctionner de manière autonome, effectuant des observations sans avoir besoin d'instructions constantes depuis la Terre. Elle utilisera l'énergie fournie par l'ISS et aura un besoin total d'environ 50 watts.

#Le processus de développement de SUIM

Le développement du projet SUIM a commencé en avril 2022, et divers composants ont été produits et testés depuis. Le design de la carte de contrôle a été finalisé début 2024, et l'équipe est actuellement en train de déboguer le système. La caméra, le collimateur et le boîtier pour les instruments sont en cours de production.

Des tests ont déjà été effectués pour s'assurer que les composants peuvent résister à la radiation présente dans l'espace. Ces tests sont cruciaux car les dispositifs électroniques doivent fonctionner de manière fiable dans les conditions difficiles de l'espace. L'objectif est de terminer la construction du modèle de vol d'ici le troisième trimestre 2024, suivi de tests au sol à la fin de l'année. Si tout se passe comme prévu, la charge utile sera transportée aux États-Unis début 2025 et lancée dans l'espace pendant l'été.

#Importance de la surveillance continue

Un des facteurs clés du design de SUIM est sa capacité à fournir une collecte de données continue. Les tentatives passées de rassembler des données à partir de sources de rayons X cosmiques ont été limitées à cause des rares occasions d'observer des événements célestes spécifiques. Cependant, avec le setup dédié de SUIM sur l'ISS, les scientifiques auront un moyen beaucoup plus sûr et cohérent d'étudier l'atmosphère supérieure.

En mesurant le fond cosmique de rayons X, SUIM ne fournit pas seulement des données sur la densité atmosphérique mais contribue également à une compréhension plus large de la façon dont l'atmosphère supérieure réagit aux changements naturels et induits par l'homme. Ces informations peuvent être vitales pour évaluer le changement climatique et ses effets sur notre planète.

#Implications futures

Le lancement et l'opération réussis de SUIM pourraient ouvrir des portes à de nouvelles recherches et à une meilleure compréhension de l'atmosphère. Alors que le changement climatique reste un défi mondial pressant, avoir des données précises et cohérentes de l'atmosphère supérieure sera essentiel pour développer des stratégies efficaces pour atténuer ses impacts.

De plus, la technologie développée pour ce projet pourrait avoir des applications dans d'autres domaines, y compris l'astronomie, les sciences de l'environnement et même les télécommunications. La capacité à surveiller en continu l'atmosphère supérieure avec une grande précision peut mener à des améliorations dans diverses disciplines scientifiques.

#Conclusion

Le projet SUIM représente une avancée significative dans la recherche atmosphérique. En plaçant une caméra d'observation dédiée aux rayons X sur l'ISS, les chercheurs espèrent rassembler des données essentielles qui peuvent influencer notre compréhension du climat et des conditions spatiales. Ce projet vise non seulement à combler les lacunes de la connaissance actuelle de l'atmosphère supérieure, mais aussi à ouvrir la voie à de futurs progrès technologiques et découvertes scientifiques. Le lancement et l'opération à venir de SUIM contribueront sans aucun doute à des aperçus précieux sur la dynamique de l'atmosphère de notre planète.