La NASA sonde des nuages perturbant les communications radio

Le 24 août 2022, une fusée-sonde — une fusée de recherche suborbitale — a décollé du centre de vol Wallops de la NASA, en Virginie, et traversé un nuage métallique invisible. La mission SpEED Demon transportait cinq détecteurs à travers la même couche E sporadique, simultanément, offrant aux chercheurs la première vue multipoint et réalisée au même moment d’un phénomène qui peut dévier les signaux radio dans des directions inattendues.

Les couches E sporadiques se forment dans l’ionosphère, qui commence à environ 40 miles (60 kilomètres) au-dessus de la Terre, lorsque les gaz neutres commencent à se transformer en plasma, ou gaz ionisé. Une partie de ces matériaux provient de météores qui se consument et laissent derrière eux du fer, du magnésium et d’autres métaux. Ces métaux peuvent se rassembler en nappes denses ressemblant à des nuages, à environ 60 miles (100 kilomètres) d’altitude. Lorsqu’une nappe se forme, elle peut réfléchir les ondes radio vers la Terre : des transmissions lointaines peuvent sembler proches aux contrôleurs aériens ou aux utilisateurs de radios maritimes, tandis que les radars peuvent détecter de fausses cibles. Selon Henry Valentine, auteur principal de l’étude, le plasma présent dans l’ionosphère est également la principale source d’erreur du GPS des téléphones.

Avant SpEED Demon, une fusée ne pouvait échantillonner qu’une seule ligne étroite à travers une couche. La nouvelle mission a largué quatre dropsondes, des sondes éjectables qui se sont éloignées de la charge utile principale et les unes des autres, chacune transmettant ses mesures aux stations au sol. Avec l’instrument principal de la fusée, elles ont échantillonné cinq points au même moment. Une équipe dirigée par l’Université aéronautique Embry-Riddle a décrit ces résultats dans le Journal of Geophysical Research: Space Physics.

Les mesures ont révélé une structure plus complexe que prévu par l’équipe. Au lieu d’une nappe lisse et dense, la couche est apparue irrégulière et façonnée par des vents turbulents dans l’air neutre environnant. Elle s’est scindée en deux pics distincts pendant la descente. Le phénomène était compatible avec des rouleaux de Kelvin-Helmholtz, des instabilités ondulatoires qui s’enroulent et que l’on observe également dans les nuages ordinaires, mais l’équipe d’Aroh Barjatya se garde de considérer cette cause comme démontrée : le vol ne pouvait pas mesurer directement les vents locaux et les champs électriques.

Concrètement, qu’est-ce que cela change ? Cinq trajectoires simultanées révèlent des mouvements et une structure qu’un seul passage de fusée pourrait manquer, donnant aux chercheurs davantage de contexte pour étudier la manière dont les couches E sporadiques affectent les signaux radio. La mission était un démonstrateur technologique destiné à vérifier que la technique des dropsondes fonctionnerait. Une stratégie similaire à plusieurs sondes a été utilisée pour l’éclipse annulaire d’octobre 2023 et l’éclipse totale d’avril 2024, tandis qu’un descendant direct a décollé de l’atoll de Kwajalein en juin 2025 ; les articles issus de ces missions sont en préparation.