Avec la promesse sans précédent que l'infrastructure radar EISCAT3D soutenue par l'UE détient pour l'enquête sur les phénomènes spatiaux proches de la Terre, la précision et l'efficacité du système sont primordiales. Le projet EISCAT3D_PfP récemment clôturé a démontré avec succès la viabilité de l'initiative, le lancer dans la phase de mise en œuvre.

EISCAT3D fournit une nouvelle infrastructure de recherche puissante, en utilisant des observations radar pour explorer comment l'atmosphère terrestre est couplée à l'espace autour de la planète, ainsi que de fournir un soutien plus large aux sciences du système solaire et de la radioastronomie. Grâce à une technologie informatique polyvalente, il aidera également de nouveaux domaines de recherche, telles que les mesures de micrométéores et l'imagerie d'astéroïdes.

La phase de mise en œuvre du projet récemment achevée, baptisé EISCAT3D_PfP, a établi l'approche nécessaire pour qu'EISCAT3D rende son analyse détaillée, mesures tridimensionnelles de la partie ionisée du sommet de l'atmosphère.

L'emplacement de l'outil EISCAT3D est sous une région où le couplage entre l'atmosphère et l'espace est le plus direct et dynamique, la zone aurorale nocturne de l'Arctique fenno-scandinave. Comme l'explique le coordinateur du projet, le Dr Craig Heinselman, "Quand nous observons l'aurore ou la mesurons avec des instruments optiques, nous voyons les effets de particules chargées guidées en partie par le champ magnétique terrestre, car ils déposent de grandes quantités d'énergie et de quantité de mouvement au sommet de l'atmosphère neutre. Bien que cela soit impressionnant à voir, ce n'est qu'une partie de l'histoire parce que l'énergie sert aussi à ioniser l'atmosphère."

EISCAT3D permettra aux scientifiques de voir les résultats de cette ionisation atmosphérique et d'utiliser les ions et les électrons comme traceurs indiquant les processus qui la conduisent, tels que les champs électriques. On espère que suivre les phénomènes au fur et à mesure qu'ils se déroulent conduira à une meilleure compréhension de la destination de l'énergie, comment il interagit avec le système plus large et quel impact cela a.

Le projet a été conçu avec des radars multiéléments. Modification de l'électronique du radar à la fois pour l'émission et la réception, les fait changer de direction très rapidement. Si nécessaire, sa conception lui permet de regarder dans une direction différente tous les 1/1000 ème de seconde. Cela contraste avec les radars en forme de plat plus typiques, qui ne sont capables de regarder dans différentes directions qu'en utilisant de gros moteurs électriques puissants pour déplacer leur lourd matériel d'antenne.

En outre, deux des antennes EISCAT3D seront uniquement en réception, ce qui signifie qu'en plus de suivre le mouvement rapide du faisceau émetteur, ils pourront regarder dans 100 directions différentes en même temps. Cela leur permet de voir simultanément les signaux transmis à toutes les altitudes, pas seulement à une seule altitude comme c'est le cas avec certains systèmes d'exploitation actuels.

L'un des principaux défis que le projet EISCAT3D_PfP a pu surmonter a été de développer un système doté d'une capacité de calcul suffisante pour remplir le cahier des charges. Comme le rappelle le Dr Heinselman, "Lorsque l'étude de conception a été menée, il n'était tout simplement pas abordable de fournir 100 faisceaux étroits simultanés à la réception, la conception initiale n'en supportait donc que sept. Heureusement, avancées en particulier dans la technologie des matrices de portes programmables sur le terrain, a rendu les 100 poutres pratiques et abordables."

Compte tenu de la précision des mesures requises, un autre défi était de construire un système dont les horloges internes des ordinateurs ne généreraient pas de bruit qui pourrait submerger les signaux qu'il cherche à mesurer. Une tâche extrêmement complexe étant donné que les signaux de réception du radar, lorsqu'ils sont combinés, sont environ 20 ordres de grandeur (0,0000000000000000001 %) plus petits que le signal transmis. Atteindre cet objectif du projet a nécessité non seulement une conception soignée, mais également des tests approfondis de la part de l'équipe de projet.

EISCAT3D_PfP a maintenant démontré la faisabilité des objectifs du projet EISCAT3D et l'a lancé dans la phase de mise en œuvre. Les systèmes d'EISCAT3D devraient être disponibles pour les scientifiques d'ici la fin de 2021.

En regardant vers l'avenir, le Dr Heinselman dit :« Comme EISCAT3D est un instrument scientifique pour la recherche, il est difficile de dire avec certitude où mèneront les travaux, mais un domaine très prometteur est celui des fondements scientifiques prédisant les effets de la météo spatiale. Ces effets ont, et continuera certainement d'avoir, un impact croissant sur une société de plus en plus dépendante des technologies spatiales."