Lycée Benjamin Franklinvendredi 11 octobre 2013

Projection du film du CNRS :

CONCORDIA Sciences Australes

La Base Franco Italienne de CONCORDIA

Situation Dôme C:Long. 123°ELat. 75°SAlt: 3230m

paisseur de la glace: 3400m

Caractéristiques:Temp. Moyenne : -50°C

été: -30°Chiver : -70°C

Pression: 640 hPa équivalentà 3600m d'altitude

Air plus sec qu'au SaharaPrécipitations 5 à 10 cm/anVent faible, maxi 10 jours à 10m/s

Quelques mots clés:astronomie, froid, pression, sismographie, carottage, EPICA,conditions extrêmes, mécanique, éloignement, isolement,glaciologie, climat, environnement, météo, turbulences,observations, Astrolabe, Dumont D'Urville, rayonnements, ...

Quelques valeurs de ConcordiaLatitude: 75'06'OJ" SudLongitude: 123W27" EstAltitude: 3233m

Décalage horaire: Tu+8 heuresDistance à la côte: 1150 kmDistance au pôle: 1650 kmPression: 630 hPa, comme dans les Alpes à 3800 mètresTempérature: de -25'Cà -40'Cen été

de-SO'C à-84'C en hiverVapeur d'eau: 1000 à 2000 fois moins qu'en EuropePersonnel : jusqu'à 80 personnes en campagne d'été etune petite quinzaine durant l'hivernage.

:rt i•LTrois mécaniciens du Laboratoire de Physique et de Chimie de l'Environnement et de l'Espace (LPC2E CNRS/Université d'Orléans) sont partis trois mois au bout du monde. Leur mission : installer les antennes du radarionosphérique SuperDARN.

Avant l'Antarctique et la Base Concordia, il ya eu... Orléans. Entre octobre 2005 et mars2010, le prototype d'antennes radar a étédéveloppé sur le campus CNRS dans desconditions climatiques et environnemen-tales que l'on qualifiera de « normales ».Cette phase de conception et de testavait pour objectif de valider le modèlede montage, d'installation et d'érectiondes antennes avec le matériel disponibleà Concordia. Les équipes techniques etscientifiques de l'époque s'étaient fixéquelques contraintes ; minimiser le nombrede pièces à assembler, optimiser et testerles procédures de montage (manipulationavec gants), minimiser les efforts physiquescompte tenu des conditions extrêmes,choisir des matériaux résistants à cet envi-ronnement et enfin transporter l'ensembleen containers.

Le radar, c'est tout d'abord un réseau prin-cipal de 16 antennes émettrices, puis unréseau interférométrique de 4 antennes etenfin un container abritant l'électroniqueet l'informatique du système. En grandeur: les antennes mesurent chacune 17,40 m.Elles sont espacées les unes des autres de15,50 m. Le réseau principal s'étend sur unelongueur de 300 m et 70 m pour le réseautnterférométrique, distant du principal de90 m. L'ensemble a donc une emprise au sold'environ 3 hectares.

Tout matériel lourd destiné à Concordiatransite par bateau, l'Astrolabe, depuisle port de Hobart en Tasmanie jusqu'à lastation française Dumont D'UrvMIe (DDU)en Terre Adélie. 5 à 6 jours au minimumsuffisent, lorsque la météo est clémente etuniquement d'octobre à janvier. Ensuite lematériel est acheminé par le « Raid », unconvoi de tracteurs à chenilles, Jusqu'auDôme C. Dans les meilleures conditionspossibles, une dizaine de jours sont néces-saires.

Mais le délai d'acheminement total estbeaucoup plus long, de l'ordre de 12 à 18mois. En effet la base de DDU est installéesur l'île des Pétrels, à 5 km du continent.Elle est accessible par bateau uniquementdurant Tété austral, à la fonte des glaces. Ilfaut attendre l'hiver, que la banquise se soitreformée, pour transborder le matériel del'île sur le continent avec des traineaux.Là, il faut patienter de nouveau jusqu'àl'été austral suivant pour charger le Raidet atteindre la base de Concordia. Toutecette logistique tant pour le matérielque le personnel est assurée par l'Ins-titut Paul Emile Victor, institut pour larecherche en territoires polaires.

Du 15 novembre 2012 au 7 février 2013,six personnes se sont démenées pour le

montage et le démarrage de ce radar : troismécaniciens français du LPC2E et trois élec-troniciens et informaticiens italiens du PNRA(Programma Nazionale Ricerche in Antar-tide), leurs homologues du CNRS et IPEV enItalie. Tout le trajet s'est fait en avion depuisParis, via Honk-Kong, Christchurh, baseMario Zuchelli et Concordia. Le voyage allern'aura duré finalement que 4 jours dont 2jours d'arrêt obligatoire à Christchurh.

La première chose que l'on ressent en arri-vant à Concordia, c'est unessoufflement.

Le passage de la pression atmosphériquedu niveau de la mer à celle de la hautemontagne en moins de 4 heures est éprou-vant. La seconde, c'est d'être seuls et isolésdans un désert immense, blanc, dépourvude toute vie végétale et animale : Concordiaest sur une calotte de glace de plus de 3 kmd'épaisseur et à plus de 1000 km des côtes.Mais l'acclimatation se fait rapidement. Lestravaux d'installation doivent être lancés.Après vérification de l'état du matériel arrivé4 ans auparavant, l'ensemble du radar estassemblé et monté. Le travail s'est réalisédans ces conditions extrêmes et éprou-vantes, 8 à 10 heures par jour en extérieuravec les mêmes risques physiques qu'ausommet du Mont Blanc. 24 antennes ontété posées avec 6 haubans pour chacune.Au total, 56 poteaux métalliques de 2 mètresont été enfoncés d'1.80 m dans la glace pourmaintenir ces haubans. A cet ensembles'est ajouté le système d'alimentation des

antennes soit un chemin de câbles d'envi-ron 600 mètres parcourant les deux réseauxet faisant la liaison entre eux. A raison d'unpieux en bois tous les 3 mètres, ce 200 pieuxqui ont été fiché dans « le sol ».

« ...2 jours de canicule$ansventà-18°C... »

Au tout début de la campagne, finnovembre, la température était plussouvent aux alentours de -45"C/ -SO'C avecun vent de quelques mètres par seconde. Latempérature ressentie avoisinait les -60"C.Combiné avec la faible pression, tout effortphysique devait être mesuré et réfléchi pouréviter l'essoufflement, la perte de forcemusculaire. Heureusement, mi-décembre2 jours de canicule sans vent à -18"C ontréjoui « les habitants » de la base. A cesconditions exceptionnelles, un autre phéno-mène est déroutant pour ceux habitués aux

Outre son rayonnement électromagnétique dont une partie est responsable de l'ionisation dela haute atmosphère terrestre appelée l'ionosphère, te Soleil émet également en permanenceun flux particulaire constitué essentiellement d'électrons et de protons, appelé plasma du ventsolaire. Ce dernier entraîne avec lui les lignes de champ magnétique du Soleil dans l'espace inter-planétaire. En amont de la Terre, le vent solaire est ralenti au travers d'un choc et dévié toutautour de l'obstacle créé par le champ magnétique terrestre, appelée la magnétosphère. Cetteinteraction complexe permet un transfert de mouvement depuis le vent solaire vers l'environne-ment ionisé terrestre, engendrant un transport perpendiculaire au champ magnétique du plasmadans les régions polaires de la magnétosphère et de l'ionosphère.SuperDARN est un réseau international de radars trans-horizon qui fournit des observationscontinues de la convection du plasma ionosphérique grâce à sa couverture globale des régionsde haute latitude Nord et Sud. La variabilité de cette convection permet de suivre le degré d'inte-raction de l'environnement terrestre avec le vent solaire.Aurélle MARCHAUDON, respontsable du projet SuperDARN en Franceaurelie.marchaudon@irap.omp.eu

moyennes latitudes, c'est la présence dusoleil 24 heures sur 24...

Mais malgré toutes ces contraintes envi-ronnementales et leur impact sur les orga-nismes humains, la mission a été remplie.L'objectif a été atteint ; le radar SuperDARNa été assemblé, complètement montéet opérationnel dans les délais impartisà l'équipe technique franco-italienne. Laperformance doit cependant beaucoup autravail préparatoire réalisé en amont et auxmoyens logistiques de l'IPEV. A partir de lafin du mois de janvier, les conditions météose sont rapidement dégradées rendantles moyens de transports plus aléatoires.L'avion de retour a ramené les mécaniciensdu LPC2E vers leurs terres orléanaises plushospitalières, via un petit détour par labase australienne de Casey puis l'Australie.

Gilles CHALUMEAU < LPC2E •••••*Gilles.cbalumeau@cnrs-orleans.fr

Stéphane CHEVRIER < LPC2E *••••Stephanc.chevrier@cnrs-orleans.fr

Frédéric SAVOIE < LPC2EFrederic.savoie@crtrs-orleans.fr

Une installation dans desconditions extrêmes.

c de la délégation CNRS Contre Limousin Poitou-Charcntes - Hors-Série 2013 regiird sur les laboratoires en Centre Limousin Poitou-Charenlcs - Hors-Série 2013

Liens intéressants

PNRA Programma Nazionale Ricerche in Antartide : www.pnra.it/

IPEV: Institut Polaire Français Paul Emile Victor: www.institut-polaire.fr/

CONCORDIA: Le site de la station: www.concordiastation.aq est en cours deconstruction (l'extension .aq est officiellement le domaine de l'Antarctique)

ESA : European Space angency: www.esa.int

LPC2E: Laboratoire de Physique et Chimie de l'Environnement et de l'Espace:

http://lpce.cnrs-orleans.fr

LGGE: Laboratoire de Glaciologie et Géophysique de l'Environnement:

http://lgge.osug.fr

Laboratoire A. H. Fizeau : https://fizeau.oca.eu

IGPS : Institut de Physique du Globe de Strasbourg : http://case.u-strasbg.fr

CSNSM : Centre de Spectrométrie Nucléaire et Spectrométrie de Masse:

www.csnsm.in2p3.fr

Google Earth: Si vous cochez « bâtiments 3D », vous pouvez voir tout lecampement dessiné en tri dimensionnel

TAAF: Terres Australes et Antarctiques Françaises: www.taaf.fr

http://blogs.esa.int/concordia/2013/04/09/antarctica-wants-to-reclaim-its-space/

Laboratoire d«•hy*iqu« *t Chimi*de l'Envxonn«m«ntet de TEspac*

CNRS/LPC2EGilles CHALUMEAUBureau d'Etudes Mécaniques3A Avenue de La Recherche Scientifique45071 ORLEANS CEDEX 2Mail: gilles.chalumeau@cnrs-orleans.fr

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