26 Août 2015

Missions et applications

Les ballons sont devenus des outils indispensables pour l'étude de l'atmosphère de la Terre, mais sont également utilisés pour certaines thématiques d'astrophysique.

 De nombreuses thématiques scientifiques

Depuis la découverte de la stratosphère par Teisserenc du Bort, au début de ce siècle, grâce à des instruments météorologiques embarqués sur des ballons faits de papier imbibé de kérosène et gonflés à l'hydrogène, ce moyen d'accès à la haute atmosphère de la Terre a évolué considérablement.

La compréhension des mécanismes qui régissent les équilibres de l'atmosphère moyenne doit beaucoup aux mesures in situ et par télédétection, effectuées au cours des quarante dernières années à partir de telles plateformes.

Qui plus est, les ballons permettent de s'affranchir des couches denses de l'atmosphère et d'observer ainsi étoiles, planètes et espace interstellaire dans des domaines de longueur d'onde inaccessibles depuis le sol.

Enfin, pour l'observation de la surface terrestre et des phénomènes de la Terre interne, ils offrent des possibilités de mesures de longue durée avec une sensibilité accrue par rapport aux instruments embarqués sur avion ou sur satellite.


Lâcher d'un ballon par Teisserenc du Bort © MétéoFrance

 Un outil pérenne

En effet, et contrairement à une idée simple, l'avènement des fusées puis des satellites n'a pas limité le champ d'application des ballons aux sciences de la planète et de l'Univers.
De fait, c'est dans un cadre de complémentarité que ces différentes plateformes doivent être considérées.

Le faible coût et la simplicité de mise en œuvre des ballons, qui se traduit notamment par des délais plus courts de réalisation des expériences, permettent de tester aussi bien les méthodologies de mesure que les futurs instruments satellitaires.
L'accès direct à des régions critiques de l'environnement terrestre, comme la troposphère et surtout la stratosphère, dont la partie supérieure reste inaccessible aux avions, facilite l'emport d'instruments sensibles et innovants.

Ils ont joué et jouent toujours aujourd'hui un rôle déterminant dans la compréhension des mécanismes qui régissent l'équilibre de la couche d'ozone et son évolution sous l'influence des activités humaines.
Ils constituent enfin un moyen privilégié de validation des données obtenues à partir des plateformes satellitaires.

Les ballons libres, sans passager, à vocation scientifique et technologique répondent avant tout aux attentes des chercheurs de nombreuses disciplines, notamment ceux qui étudient l'atmosphère, sa chimie et sa dynamique.
Ces derniers apprécient de pouvoir placer leurs expériences au cœur du milieu étudié, prélever des échantillons d'air ou mesurer la constitution de la stratosphère.

Par ailleurs excellent traceur, ce véhicule à nul autre pareil intéresse également les météorologistes et dynamiciens.


CONCORDIASI

La mission CONCORDIASI a permis de comparer, sur une même verticale, les mesures de la dropsonde, celles de IASI et les profils restitués par le modèle météo.

Instrument IASI © CNES

Les astronomes, quant à eux, apprécient de pouvoir placer leurs instruments de détection au-dessus des couches denses de l'atmosphère et ainsi d'étudier les rayonnements : submillimétrique, infrarouge, ultraviolet, X ou gamma.

Enfin, les géophysiciens peuvent, grâce aux ballons, prendre la distance nécessaire pour étudier le sous-sol terrestre.

Néanmoins, tous les vols ne sont pas scientifiques. Certains ont une finalité technologique (exposition de cellules solaires, matériels destinés à des satellites, etc.).

Puissante grue aérostatique à altitude élevée (plusieurs dizaines de kilomètres), les ballons sont aussi utilisés pour simuler des rentrées atmosphérique ou planétaire de véhicules spatiaux.

Par ailleurs, de nombreux scientifiques rêvent de leur utilisation planétaire !


Nacelle FIREBALL © CNES

Certaines parties de ce texte sont repris de l'article de Gérard Mégie, Président du CNRS, Président du Comité des programmes scientifiques du CNES à la date de la parution, dans CNES Mag. Dossier « Des ballons pour la science »

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