J’ai le plaisir de vous inviter à ma soutenance de thèse qui aura lieu le jeudi 4 décembre à 14h dans l’auditorium de l’ONERA Toulouse. La thèse s’intitule « Extension de la modélisation des ceintures de radiation terrestre aux particules de basse énergie ».
Membres de Jury :
- Mme Edith BOTEK, Rapporteure, Royal Belgian Institute for Space Aeronomy
- M. Olivier LE CONTEL, Rapporteur, CNRS/LPP
- Mme Angélique WOELFFLE, Examinatrice, DGA
- Mme Viviane PIERRARD, Examinatrice, Royal Belgian Institute for Space Aeronomy
- M. Vincent MAGET, Directeur de thèse, ONERA
- M. Benoit LAVRAUD, Co-directeur de thèse, CNRS/LAB
Résumé de thèse :
Depuis le début de l’ère spatiale, les ceintures de radiations ont suscité un vif intérêt chez les scientifiques et les acteurs de l’exploration spatiale. En raison de leur nature énergétique et dynamique, elles présentent des risques pour les engins spatiaux et les êtres humains. Il est donc essentiel de comprendre les processus physiques et la dynamique globale de ces ceintures. Le Département Physique, Instrumentation, Environnement et Espace (DPHY) de l’ONERA développe depuis 1990 la famille de codes physiques Salammbô pour simuler la dynamique des protons et des électrons piégés dans les ceintures de radiations. La version 4D du code, Salammbô 4D, intègre le Temps Magnétique Local (MLT en anglais) pour modéliser le transport des particules de basse énergie par les champs électriques magnétosphériques autour de la Terre. Cette thèse de doctorat a pour but de contribuer à l’amélioration du code Salammbô 4D en affinant sa représentation du transport des électrons de basse énergie dans les ceintures de radiation.
Tout d’abord, une nouvelle modélisation de la frontière de la magnétosphère a été développé pour mieux décrire les pertes rapides par traversée de la magnétopause. Ensuite, une nouvelle description du champ électrique de convection a été intégré à l’aide du modèle numérique UNH-IMEF. Cette dernière repose sur des observations des satellites Cluster et permet un pilotage de l’amplitude du potentiel électrique par les paramètres du vent solaire. Une nouvelle estimation de l’interaction résonante avec les ondes de plasma de très basse fréquence a également été implémenté. En plus d’avoir une description plus fine en MLT, cette nouvelle description des ondes adopte une dépendance dynamique à la géo-efficacité des évènements solaires. Enfin, une nouvelle condition limite numérique fondée sur les observations des satellites THEMIS a été intégré, pour mieux représenter les inhomogénéités longitudinales lors des épisodes d’injections de particules depuis la couche de plasma. Puis, des tests unitaires ont été effectué afin d’isoler l’impact propre de chacune de ces améliorations sur la représentation physique de Salammbô 4D.
Ces développements ont enfin été validés à travers le cas de l’orage géomagnétique de mars 2015, en comparant les flux simulés aux mesures in situ du satellite RBSP B le long de sa trajectoire réelle. Les résultats confirment les constatations précédentes et mettent en évidence les effets combinés de chaque amélioration sur la modélisation globale. En particulier, la version améliorée du code Salammbô 4D représente mieux la distribution des électrons de 30 keV en période calme et en phase de relaxation de l’orage. Cette étude contribue à une meilleure compréhension de la physique régissant la dynamique des électrons de basse énergie et ouvre des perspectives pour améliorer la prévision de l’environnement radiatif dans le cadre des applications de la météorologie de l’espace.
Il sera possible d’assister à distance à la soutenance par Zoom.
(Transmis par Rabia Kiraz)