« Dans les années 1980, on voyait les orages comme des phénomènes troposphériques, qui se produisaient à une distance de 0 à 15 km du sol. À partir des années 1990, on a compris qu’ils interagissaient avec toute l’atmosphère et qu’ils étaient associés à d’autres phénomènes distincts, extrêmement brefs, impossibles à voir à l’oeil nu. Comprendre l’impact de ces flashs lumineux sur la physique et la chimie de la haute atmosphère et de l’environnement, c’est l’objectif de Taranis », explique Jean-Louis Pinçon, responsable scientifique de la mission initiée en 2010 par le Centre national d’études spatiales (Cnes).
Découverts il y a donc à peine trente ans, ces phénomènes lumineux transitoires, appelés TLE pour Transient Luminous Events, se produisent au-dessus des nuages d’orages et dessinent dans le ciel de véritables feux d’artifice. Pour les nommer, les scientifiques sont allés puiser dans la mythologie nordique et celte. En forme d’anneaux en expansion, les « elfes » apparaissent à 90 km d’altitude et ne durent qu’une milliseconde. Un orage actif peut en produire des milliers en quelques heures.
Les « sprites » (lutins en anglais) et leur structure en filament, qui peuvent durer jusqu’à 10 millisecondes, interviennent entre 40 et 90 km d’altitude. Quant aux « blue jets », ils se propagent à 50 km et jusqu’au double pour la star de ces flashs lumineux, le jet « géant ». Les orages peuvent aussi se comporter comme des accélérateurs de particules et donner lieu à des rayonnements X et gamma de très forte intensité émis en direction de l’espace. Ces TGF pour Terrestrial Gamma-ray Flash, seront aussi passés à la loupe de Taranis.
Huit instruments synchronisés
Conçu et assemblé à Toulouse par le Cnes, maître d’oeuvre de l’ensemble de la mission, le satellite Taranis rejoindra l’espace dans la nuit du 16 au 17 novembre sur un lanceur Vega, depuis le Centre spatial guyanais. En digne héritier du dieu celte de la foudre, il survolera durant quatre ans, à 700 km d’altitude, des milliers de TLE et TGF, avec à son bord huit instruments développés par le CEA et plusieurs laboratoires du CNRS, dont l’Irap à Toulouse.
Détecteurs X et gamma, capteurs optiques et électromagnétiques embarqués à bord du satellite, de la taille d’une machine à laver, seront exploités simultanément par le calculateur Mexic. « Tous les appareils qui fonctionneront ensemble, c’est une première », souligne Christophe Bastien-Thiry, chef de projet au Cnes. Les premières données, disponibles à partir de juin 2021, seront envoyées directement au centre de mission scientifique Taranis à Orléans, où se situe le Laboratoire de physique et de chimie de l’environnement et de l’espace (LPC2E).
Les résultats de la mission Taranis, qui a mobilisé plus de 400 agents du Cnes pour un coût global de 115 millions d’euros, auxquels s’ajouteront environ 7,5 millions d’euros pour l’exploitation, sont très attendus par la communauté scientifique internationale. Ces phénomènes associés aux orages ont-ils toujours existé ? Qu’est-ce qui les provoque ? Quel est leur impact sur la composition de l’atmosphère ? Jouent-ils un rôle dans les événements climatiques extrêmes qui se multiplient et, si oui, faut-il les inclure dans les modèles de prédiction d’évolution du climat ? Pour Taranis, les réponses à apporter seront nombreuses.
Johanna Decorse
Sur les photos :
Illustration du satellite Taranis au-dessus d’un phénomène lumineux transitoire appelé « elfe » par les scientifiques. Crédit : Cnes.
Préparation du satellite Taranis pour des essais vide thermique au Cnes, à Toulouse. Crédit : Cnes.
