Programme ISEE

Depuis la découverte de la magnétosphère terrestre par le satellite Explorer 12, les scientifiques envisageaient l'envoi simultané de deux satellites ou plus pour son étude. En effet, les caractéristiques de la magnétosphère se modifient en permanence et avec un seul satellite il est difficile de déterminer si les changements observés par le satellite résultent de variations réelles des conditions locales ou sont seulement liés au déplacement de l'engin dans l'espace. Par contre, si un groupe de satellites se déplace sur la même trajectoire en restant relativement proches, on peut lever cette ambiguïté entre variation spatiale et temporelle. En datant le phénomène observé par chacun de ces satellites, on peut par ailleurs établir la vitesse et la direction du phénomène affectant la magnétosphère. Dans l'idéal il faut disposer au minimum de 3 satellites pour étudier le phénomène dans les 3 dimensions. En pratique, pour des raisons financières, on est obligé de se limiter à 2 satellites mais comme la trajectoire des satellites est généralement perpendiculaire aux limites mouvantes de la magnétosphère, ce nombre est généralement suffisant[1]. Le programme ISEE est un projet développé conjointement par l'Agence spatiale européenne (ESA) et la NASA. À l'origine, à la fin des années 1960, les deux agences étudient chacune de leur côté des missions d'exploration de la magnétosphère avec des satellites placés sur des orbites hautes très elliptiques. Pour la NASA, l'objectif est de poursuivre la collecte de données entreprise par la série des satellites IMP du programme Explorer (IMP 1 à IMP-8). En 1971, les deux agences se rendent compte qu'elles ont tout intérêt à combiner leurs deux projets : la NASA se charge de développer le satellite mère inspiré de l'étude IMP K-K' (qui devait être le nouveau représentant de la série des IMP) tandis que l'ESA s'appuie sur l'étude HEMS pour développer le satellite fille. S'étant rendu compte qu'à la date de lancement de la mission il n'y aurait plus de satellite placé sur une orbite héliocentrique pour mesurer les conditions interplanétaires (principalement le vent solaire), la NASA décide alors de construire à cet usage dans le cadre du projet un troisième satellite également basé sur la conception des IMP. Le programme reçoit différents noms, le plus utilisé étant International Magnetospheric Explorer (IME). Finalement, en 1974, le programme est baptisé officiellement International Sun-Earth Explorer (ISEE). La paire de satellites est baptisée ISEE A (vaisseau mère) et ISEE B (vaisseau fille) tandis que le satellite placé en orbite héliocentrique est désigné ISEE C. Conformément aux normes de l'époque, les satellites sont renommés après leur lancement respectivement ISEE 1, 2 et 3. ISEE 1 et 3 constituent la contribution principale de la NASA au programme international International Magnetospheric Study (en) de 1970 consacré à l'étude du plasma dans l'environnement spatial terrestre[1].

Les trois satellites ISEE ont pour objectif d'étudier les caractéristiques dynamiques de la magnétosphère terrestre et du vent solaire dans la région située à proximité de cette région de l'espace : il s'agit d'analyser les interactions entre le milieu interplanétaire et l'environnement immédiat de la Terre, la surface de choc de la magnétosphère et la magnétogaine pour pouvoir modéliser ces interactions. Les objectifs plus détaillés sont les suivants[2] :

• étudier les relations entre le Soleil et la Terre aux limites externes de la magnétosphère ;
• examiner la structure détaillée du vent solaire près de la Terre et l'onde de choc qui se forme au niveau de l'interface entre le vent solaire et la magnétosphère terrestre ;
• étudier les mouvements et les mécanismes à l'œuvre dans les couches de plasma ;
• poursuivre l'étude des rayons cosmiques et des éruptions solaires dans l'espace interplanétaire situé à 1 Unité Astronomique du Soleil.

ISEE 1.

ISEE-1 et ISEE-2 sont placés en orbite le 22 octobre 1977 par une fusée Delta 2914 tirée depuis la base de lancement de Cape Canaveral. Ils sont placés sur une orbite haute très elliptique dont l'apogée se situe à 23 rayons terrestres (137 806 km) et le périgée à 6 600 km avec une inclinaison de 28,76°. L'axe des satellites en rotation est maintenu en permanence perpendiculaire au plan de l’écliptique avec une déviation n'excédant pas 1°. Cette orbite permet aux deux satellites de traverser la magnétosphère puis la magnétogaine et enfin le milieu interplanétaire. Les deux satellites fonctionnent en tandem ; ils se suivent en étant séparés par une distance variable comprise entre 50 et 5 000 km qui est ajustée par les opérateurs au sol en fonction des besoins grâce au recours à la propulsion d'ISEE 2. Cette technique permet de lever toute ambiguïté sur l'origine des variations observées par les instruments scientifiques embarqués. Au fil de la mission, ISEE 1 perd 1 instrument et 4 ne fonctionnent plus que de manière partielle. Après 1 518 orbites autour de la Terre, les deux satellites sont détruits durant leur rentrée atmosphérique le 26 septembre 1987[2] - [3].

ISEE 3 est un satellite de forme cylindrique de 1,58 mètre de haut pour 1,77 m de diamètre. D'une masse de 479 kg au lancement, il emporte 89 kg d'hydrazine. Le satellite est stabilisé par rotation. ISEE 3 emporte 13 instruments fournis à la fois par des laboratoires américains et européens. Parmi ceux-ci figurent un magnétomètre, des instruments destinés à étudier le plasma, les champs électriques, le vent solaire, les rayons cosmiques et les particules énergétiques.