DAM : Sujet de thèse SL-DAM-17-0011 - instn

DAM : Sujet de thèse SL-DAM-17-0011
INTITULÉ DU SUJET
Développement de diagnostics optiques pour caractériser les phénomènes lumineux transitoires et application sur les observations de
TARANIS
RÉSUMÉ DU SUJET
Le CNES construit actuellement un satellite, TARANIS, qui permettra, entre autre, d’observer les éclairs et les phénomènes lumineux
transitoires, dont les sprites. Ces derniers sont aujourd’hui expliqués par la production de plasmas filamentaires hors-équilibre thermique
sur de grande échelle (~ 50 km x 50 km) dans la mésosphère (de 40 km à 90 km d’altitude). Ils résultent du couplage électrostatique
entre le transfert de charge dans un nuage d’orage par un éclair et les couches basses de l’ionosphère. TARANIS sera lancé fin 2018.
L’instrument optique MCP, composé de caméras et de photomètres, est sous la responsable scientifique du CEA et est fabriqué par le
CNES.
Dans le cadre de ce doctorat, nous proposons de développer des modèles numériques capables de prédire différentes signatures
caractéristiques de sprites détectables par MCP. En particulier, il a été récemment proposé que l’étude spectroscopique des émissions
lumineuses des sprites permettrait de remonter à de nombreuses informations telles que l’altitude, la vitesse de propagation des
filaments de plasma constituant les sprites, ou encore l’énergie des électrons dans ces filaments. L’analyse des rapports de flux de
photons enregistrés par les photomètres de MCP correspondant à différentes longueurs d’onde en fonction des propriétés physique de la
source permettra d’augmenter très significativement le retour scientifique de MCP et plus généralement de la mission TARANIS.
Dans un premier temps, le doctorant développera des modèles plasmas fluides de dérive-diffusion pour simuler les filaments de plasmas
(streamers) composant les sprites. Il estimera ensuite les sorties optiques et électromagnétiques de ces modèles de sprites pour
différentes conditions locales (altitude et champ électrique). Cette phase du travail de thèse se poursuivra jusqu’à la fin du doctorat pour
tenir compte du retour d’expérience d’autres missions spatiales observant les sprites (GLIMS (JAXA) et ASIM (ESA)). La transmission
de l’atmosphère terrestre sous diverses géométries d’observation et la réponse des détecteurs seront prises en compte de manière
détaillée dans un troisième temps. L’analyse des premières observations de TARANIS et leur exploitation scientifique grâce aux outils
développés durant cette thèse de doctorat seront menées lors de la 3ème année de thèse. Les résultats obtenus seront disséminés dans
les journaux scientifiques spécialisés de premier rang le long de la thèse.
FORMATION NIVEAU MASTER RECOMMANDÉ
Niveau M2, Physique Fondamentale, Physique des plasmas, Astronomie-Astrophysique, Sciences de l'Atmosphère, ou domaines
connexes
INFORMATIONS PRATIQUES
DASE
SLDG
Centre : DAM Ile de France
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/10/2017
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives
Institut national des sciences et techniques nucléaires
www­instn.cea.fr
1
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT
Thomas FARGES
CEA
DAM/DASE/SLDG/LSEG
C.E.A.
Centre DAM-Ile de France
91297 Arpajon Cedex
FRANCE
Téléphone : +33 1 69 26 40 00
Email : [email protected]
UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Orléans
Energie - Matériaux - Sciences de la Terre et de l'Univers (EMSTU)
EN SAVOIR PLUS
https://taranis.cnes.fr/fr/taranis/en-resume/accueil
https://taranis.cnes.fr/fr/taranis/en-resume/accueil
DIRECTEUR DE THÈSE
Sébastien Celestin
Université d'Orléans / CNRS
LPC2E
LPC2E / CNRS
3A avenue de la Recherche Scientifique
45071 Orleans Cedex 2
France
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives
Institut national des sciences et techniques nucléaires
www­instn.cea.fr
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
2