Aujourd'hui, plus de 16 ans de données spatiales et météorologiques sont accessibles au public pour la première fois de l'histoire. Les données proviennent de capteurs spatiaux et météorologiques développés par le Laboratoire national de Los Alamos à bord des satellites du système de positionnement global (GPS) du pays. Les nouvelles données disponibles offrent aux chercheurs un trésor de mesures qu'ils peuvent utiliser pour mieux comprendre le fonctionnement de la météo spatiale et la meilleure façon de protéger les infrastructures critiques, tels que les satellites de la nation, avion, réseaux de communication, systèmes de navigation, et le réseau électrique.

« Les instruments de surveillance de la météo et de l'espace développés à Los Alamos sont installés sur des satellites GPS depuis des décennies, " a déclaré Marc Kippen, le responsable du programme de Los Alamos. "Aujourd'hui, 23 des plus de 30 satellites GPS en orbite du pays sont équipés de ces instruments. Lorsque vous multipliez le nombre de satellites collectant des données par le nombre d'années pendant lesquelles ils le font, il totalise plus de 167 années satellites. C'est vraiment une quantité d'informations sans précédent."

Les événements météorologiques spatiaux extrêmes ont le potentiel de menacer considérablement la sécurité et les biens sur Terre, dans l'air, et dans l'espace. Par exemple, le risque d'une exposition accrue aux rayonnements des particules chargées libérées lors d'une grande éruption solaire pourrait nécessiter que les vols soient détournés d'une route polaire. De la même manière, explosions soudaines de plasma et de structures de champ magnétique (éjections de masse coronale, ou CME) de l'atmosphère du soleil et du vent solaire à grande vitesse pourraient considérablement désactiver de grandes parties du réseau électrique. Les défaillances en cascade qui en résultent pourraient perturber le contrôle aérien, perturber l'approvisionnement en eau, et interférer avec les dispositifs médicaux vitaux.

Dans l'espace, les particules chargées mesurées par les capteurs Los Alamos-GPS sont la principale limite sur la durée pendant laquelle un satellite peut fonctionner dans l'espace avant de succomber aux effets néfastes des radiations. Dans des événements extrêmes, ces particules peuvent provoquer un dysfonctionnement des satellites ou même une défaillance catastrophique de systèmes satellitaires entiers. Par exemple, en avril 2010, une perturbation magnétique importante a entraîné une panne de communication, provoquant une dérive incontrôlable d'un satellite dans l'espace et présentant un danger pour les satellites à proximité. Actuellement, les scientifiques sont incapables de prédire quand ces événements extrêmes se produiront, combien ils seront forts, ou quelle sera la gravité des effets. La publication des données Los Alamos-GPS permet de nouvelles études qui aideront à répondre à ces questions.

Les capteurs Los Alamos-GPS mesurent en continu l'énergie et l'intensité des particules chargées, principalement des électrons et des protons, excité et piégé dans le champ magnétique terrestre. Ces particules piégées forment les ceintures de radiation de Van Allen, qui sont très dynamiques, variant sur des échelles de temps allant de quelques minutes à des décennies. Depuis l'orbite GPS (environ 12, 600 milles au-dessus de la Terre), des capteurs satellitaires sondent la plus grande ceinture de rayonnement, constituée principalement d'électrons énergétiques. Chacun des 23 capteurs de la constellation GPS actuelle effectue des mesures détaillées des ceintures toutes les six heures. Ensemble, les capteurs fournissent 92 mesures complètes des courroies chaque jour. Les mesures récemment publiées constituent un enregistrement mondial presque continu de la variabilité de cette ceinture de rayonnement au cours des 16 dernières années, y compris comment il réagit aux tempêtes solaires. Les données fournissent un enregistrement inestimable pour comprendre la variabilité de la ceinture de radiations qui est essentielle au développement de modèles de prévision spatiale et météorologique efficaces.

Los Alamos anticipe une plus grande prise de conscience de la vulnérabilité de la nation à la météo spatiale depuis les années 1990, lorsqu'il a commencé à aligner ses activités de recherche sur la météorologie spatiale avec son programme d'infrastructure critique. « Cela a conduit à la prise de conscience que nous pouvions étendre l'utilité de nos données spatiales et météorologiques aux programmes au-delà des exigences spécifiques pour lesquelles ils ont été conçus, " a déclaré Kippen.

La diffusion publique des données de particules énergétiques GPS a été menée conformément aux termes d'un décret de la Maison Blanche d'octobre 2016. Il aboutit à des années de travail entre le Bureau de la politique scientifique et technologique et le Conseil national de sécurité pour coordonner les efforts interinstitutions visant à améliorer la compréhension, prédiction et préparation aux événements spatiaux-météo potentiellement dévastateurs. L'objectif spécifique de la publication de données météorologiques spatiales provenant d'actifs de sécurité nationale tels que les satellites GPS est de permettre un large engagement de la communauté scientifique dans l'amélioration de la validation des modèles spatiaux et météorologiques et des améliorations des prévisions météorologiques spatiales et de la connaissance de la situation.