.webp)
Les météores traversent régulièrement l'atmosphère terrestre, avec des effets potentiellement dévastateurs. Des scientifiques révèlent aujourd'hui avoir utilisé des kilomètres de fibre optique pour analyser les ondes de choc d'une sonde spatiale de la NASA revenant sur Terre, suggérant que les réseaux de télécommunications à fibre optique existants pourraient contribuer à éclairer les impacts cosmiques naturels qui frappent constamment notre planète.
Environ 100 000 tonnes de météores tombent sur Terre chaque année à des vitesses hypersoniques, atteignant environ 262 000 kilomètres par heure. Les scientifiques souhaiteraient analyser plus en détail les trajectoires des météores afin d'en savoir plus sur les risques qu'ils pourraient représenter, mais la nature généralement imprévisible des météores rend la tâche difficile.
Image de la NASA montrant un météoroïde brûlant dans l'atmosphère.
Les câbles à fibres optiques offrent des solutions
Le retour de la mission OSIRIS-REx (Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, and Security-Regolith Explorer) de la NASA a permis de remédier à ce problème. Lancée en 2016, OSIRIS-REx a atterri sur l'astéroïde Bennu en 2020 et a chargé les échantillons collectés dans une capsule. Celle-ci est revenue sur Terre en toute sécurité, atterrissant au polygone d'entraînement et d'essai du Département de la Défense des États-Unis dans l'Utah le 24 septembre 2023. La date et la trajectoire connues de ce retour ont permis aux scientifiques de déployer des réseaux de capteurs pour analyser la capsule pendant sa descente.
Dans une nouvelle étude, des chercheurs du Laboratoire national de Los Alamos, au Nouveau-Mexique, et de l'Université d'État du Colorado, à Fort Collins, ont utilisé des câbles à fibres optiques pour détecter les ondes acoustiques émises par la sonde OSIRIS-REx lors de son passage dans le ciel. Ils ont mis en œuvre une stratégie appelée détection acoustique distribuée, dont des travaux antérieurs ont démontré la capacité à détecter les ondes sismiques des tremblements de terre et des séismes lunaires.
Qu'est-ce que la détection acoustique distribuée ?
La détection acoustique distribuée utilise des impulsions laser transmises par fibres optiques pour analyser l'intensité des signaux réfléchis par les imperfections de ces fibres. De légères déformations de la fibre dues aux ondes acoustiques peuvent altérer ces signaux réfléchis.
Au cours de la dernière décennie, les progrès réalisés dans le domaine de la détection acoustique distribuée ont permis d'étendre son utilisation, initialement cantonnée aux forages, à d'autres applications. « La détection acoustique distribuée est généralement utilisée pour détecter les vibrations se propageant dans les solides, comme la terre, ou dans les liquides, comme l'océan, mais elle a été moins souvent employée pour les ondes acoustiques se propageant dans l'air », explique Carly Donahue, physicienne à Los Alamos.
Avant le retour d'OSIRIS-REx, les scientifiques ont déployé 12 kilomètres de câbles à fibres optiques le long de chemins de terre reliant deux sites près d'Eureka, au Nevada. Ils ont également utilisé six paires de sismomètres et de capteurs infrasonores pour valider la précision et la fiabilité des capteurs acoustiques distribués.
Des chercheurs se sont empressés d'assembler un réseau de câbles à fibres optiques pour tenter de détecter le retour sur Terre du vaisseau spatial OSIRIS-REx en 2023. Image prise par Elisa McGhee
« Comme nous n'avons eu connaissance de cette opportunité que cinq mois avant notre arrivée, nous avons dû nous dépêcher de constituer une équipe, d'établir un plan et de rassembler tout le matériel nécessaire », explique Donahue. « Eureka, dans le Nevada, est surnommée "la ville la plus accueillante de la route la plus isolée d'Amérique" et se trouve à l'écart de toute grande agglomération. Il nous fallait donc être prêts à transporter nous-mêmes tout le matériel nécessaire. »
Des recherches antérieures ont montré qu'enfouir la fibre optique réduit le bruit dû au vent que peuvent subir les capteurs acoustiques distribués. Cependant, bien qu'une grande partie de la fibre ait été commandée des mois à l'avance, elle n'est arrivée que quelques jours avant le début de l'expérience. Ce délai très court a rendu impossible son enfouissement ; « nous l'avons donc posée en surface », explique Donahue.
Les tests effectués sur les capteurs « ont détecté divers signaux provenant de véhicules, d'avions et de personnes en mouvement, ce qui a fait craindre que ces signaux de fond ne masquent complètement ceux émis par la capsule spatiale », explique Donahue. Pour pallier ce problème, les scientifiques ont collaboré avec la police d'État afin d'interrompre temporairement la circulation pendant la période de rentrée atmosphérique.
« Enregistrer la rentrée atmosphérique d'une capsule spatiale à l'aide de capteurs à fibres optiques, comme des capteurs acoustiques distribués, était une première. Nous étions donc extrêmement anxieux à l'idée de faire le voyage du Nouveau-Mexique au Nevada pour rien », explique Donahue. « À notre grande surprise, nous avons non seulement détecté la rentrée aux deux endroits, mais aussi enregistré un ensemble de données très riche qui nous a permis de comprendre l'évolution du bang sonique lors de sa propagation. » Les sismomètres et les capteurs infrasonores ont enregistré des données similaires.
Donahue suggère que les futures campagnes de détection acoustique distribuée analysant les objets entrant dans l'atmosphère terrestre pourraient tirer parti soit des fibres de télécommunications préexistantes, soit des fibres optiques conçues spécifiquement pour mesurer les bangs soniques ou les ondes sismiques.
(Source de IEEE Spectrum, édité et réimprimé par Fibermart)
Aucun commentaire n'a encore été posté.