Lights, cameras, action!

Lumière... caméra... action!

Des chercheurs d'Athabasca, l'université la plus au nord-ouest du Canada, espèrent mettre en échec le potentiel destructeur des aurores boréales
1 novembre 2004

On dit souvent de l'aurore boréale qu'elle constitue le plus extraordinaire spectacle lumineux. Pour les chercheurs de l'Université Athabasca, ce phénomène naturel comporte toutefois une facette beaucoup plus sombre qui peut avoir des conséquences mortelles.

En effet, des catastrophes peuvent être provoquées par l'action puissante de l'aurore boréale : pannes de courant importantes, incidents de navigation, perturbations des satellites et des communications et, plus récemment, risques d'écrasements d'avions. Malgré ce côté plus sombre - un contraste avec sa brillante réputation -, l'aurore polaire conserve ses plus fidèles admirateurs. « Les scientifiques portent un vif intérêt au phénomène des aurores polaires », indique Martin Connors professeur agrégé à l'Université Athabasca et directeur de l'observatoire géophysique de l'Université Athabasca (AUGO). À l'AUGO, Martin Connors fait partie d'une équipe qui étudie les aurores polaires afin de mieux comprendre leur force potentielle et leurs effets éventuels sur la technologie terrestre.

Selon Martin Connors, l'observatoire AUGO, situé à 150 kilomètres au nord d'Edmonton, dans l'université la plus au nord-ouest de l'Amérique du Nord, ressemble à un… garage. D'une superficie de 6 mètres sur 10, le sobre bâtiment de trois pièces se trouve en marge de l'université, de l'autre côté d'une forêt. Sans fenêtres, la construction à ossature de bois qui abrite 20 expérimentations différentes est reliée au campus principal et au reste du monde grâce à un réseau à fibres optiques à grande vitesse et est protégée par un système vidéo de détection de mouvements. Le seul élément inusité est un dôme de 1 mètre en plexiglas sous lequel on a placé des caméras parmi les plus perfectionnées au monde pour capter divers phénomènes célestes.

L'observatoire AUGO attire de nombreux scientifiques, notamment des chercheurs de l'Université de Calgary, de l'Université de Californie à Los Angeles (UCLA), de l'Université de Californie (Berkeley), de l'Agence spatiale canadienne et de la NASA. Qu'ont en commun ces scientifiques ? Ils cherchent tous à percer les mystères des aurores polaires.

La construction de l'observatoire AUGO a été complétée en février 2004 avec l'installation de la dernière pièce d'équipement financée par la FCI, une « caméra multispectrale plein ciel » qui permettra aux chercheurs de photographier les aurores boréales et de filtrer les différentes composantes de la lumière dans le cadre du futur projet NORSTAR. Une deuxième caméra est affectée à la mission THEMIS de la NASA.

Martin Connors explique que les sous-orages constituent un problème de taille qu'on observe depuis une centaine d'années. Après des décennies de recherches, dit-il, notre compréhension du phénomène a très peu avancé. Il croit que cette situation pourrait changer radicalement au cours des prochaines années, notamment grâce à des projets comme THEMIS et à la grande quantité de matériel d'imagerie et de surveillance qui y est associée. « En plus d'observer le phénomène de près, nous sommes enfin capables de le photographier dans sa totalité », précise Martin Connors. Le chercheur espère que cette « perspective globale » permettra de mieux préparer le monde aux dommages potentiels des aurores polaires.

La plupart du temps, les aurores polaires offrent un spectacle lumineux féerique. Cependant, comme des résidants du Québec l'on appris à leurs dépens en mars 1989, ce phénomène peut parfois avoir des conséquences catastrophiques. Cette année-là, des aurores boréales ont paralysé l'ensemble du réseau électrique d'Hydro-Québec pendant neuf heures et détruit deux transformateurs des services d'électricité du New Jersey. Les dommages subis par ces réseaux ont été estimés à 30 millions de dollars et, au total, ont entraîné des pertes de centaines de millions de dollars.

Retombées

À l'instar des météorologues qui suivent attentivement la trajectoire des ouragans et prédisent à quel point ils toucheront la terre, les chercheurs veulent être capables de prédire la formation d'aurores polaires puissantes de façon à pouvoir protéger les réseaux électriques et les systèmes de navigation.

Les scientifiques savent depuis des années que ces nuages magnétiques peuvent perturber les compas magnétiques et dérégler les aides à la navigation et autres systèmes radio et électriques. Toutefois, aujourd'hui, cette menace pèse également sur une technologie plus récente, les systèmes mondiaux de localisation (GPS). À partir d'une série de satellites placés autour de la Terre, le GPS fournit des données de localisation précises. Utilisé autant par les randonneurs que pour les parcs de camions, les tableaux de bord des voitures et les systèmes de navigation globaux de l'aviation, le GPS est désormais la norme en matière d'orientation.

Susan Skone, professeure agrégée à l'Université de Calgary, fait largement appel à l'observatoire AUGO pour ses travaux concernant les effets des aurores polaires sur les GPS. Les autorités aéronautiques procèdent actuellement à une vaste mise en application du GPS. À l'échelle mondiale, les radiobalises et les systèmes de radionavigation qui datent de plusieurs décennies sont remplacés par des systèmes GPS grâce auxquels les avions peuvent raccourcir leurs itinéraires et voler dans presque toutes les conditions météorologiques, ce qui permet aux transporteurs aériens d'épargner temps et argent. On estime que les GPS sont précis à moins de 20 mètres près. Actuellement, des aides à la navigation supplémentaires qui permettront aux avions de suivre leur trajectoire à un ou deux mètres près sont en cours de déploiement.

« On sait que les aurores boréales peuvent facilement fausser de 10 mètres ou plus la lecture fournie par le GPS, déclare Martin Connors. Si vous déviez de 10 mètres de votre trajectoire de vol, les conséquences peuvent être assez graves. »

La capacité de prédire la formation d'une aurore boréale ou d'un sous-orage magnétique permettrait autant aux pilotes qu'aux services d'électricité de prendre certaines précautions et de prévoir des mesures de rechange pour surmonter les effets de ce phénomène.

Partenaires

Le projet de l'observatoire AUGO a vu le jour à la fin de 1998 lorsque l'Université de Californie à Los Angeles (UCLA) a prêté un détecteur magnétique à haute sensibilité à l'Université Athabasca. Aujourd'hui, l'Institute of Geophysics and Planetary Physics (IGPP) de l'UCLA est l'un des partenaires de recherche de l'observatoire géophysique de l'Université Athabasca (AUGO). Quand la FCI a fourni des fonds pour la construction de l'observatoire, l'UCLA a fait don à l'université du détecteur magnétique, un instrument rare.

L'observatoire AUGO travaille aussi en étroite collaboration avec l'Université de Calgary. L'une des caméras plein ciel utilisées pour l'étude des aurores boréales provient d'une entreprise dérivée de l'Université de Calgary, Keo Scientific Ltd. Keo est l'une des rares sociétés canadiennes ayant fait l'acquisition d'une technologie américaine pour ensuite la commercialiser ; le prototype de la caméra avait été mis au point à l'origine par Keo Consultants de Brookline, au Massachusetts (maintenant Keo Scientific). Neuf mois à peine après son lancement, Keo Scientific avait déjà livré des instruments optiques spécialisés à divers pays d'Asie, d'Europe et d'Amérique du Nord. Actuellement, plus de 70 caméras fabriquées par Keo sont employées un peu partout dans le monde.

Par l'entremise de l'Université de Calgary, l'observatoire AUGO entretient aussi des collaborations suivies avec l'Université de Californie (Berkeley) et avec le projet THEMIS de la NASA