COMMUNIQUE DE PRESSE
Fujitsu, l'université de Nagoya, le JAMSTEC et le NICT développent une technologie d’optimisation automatique des paramètres pour les simulations de particules énergétiques solaires
Cette technologie contribue à protéger les astronautes contre les risques de radiations solaires tout en favorisant l'utilisation des données satellitaires et le développement de futures industries lunaires.
La Défense, 26 octobre 2026
Traduction du communiqué de presse de Fujitsu Limited. Pour retrouver le communiqué de presse original, cliquez
Fujitsu Limited [1] (Fujitsu), l’université de Nagoya, le Système national d’enseignement supérieur et de recherche de Tokai [2] (université de Nagoya), l’Agence japonaise des sciences et technologies marines et terrestres [3] (JAMSTEC) et l’Institut national des technologies de l’information et des communications [4] (NICT), en collaboration avec leurs partenaires de recherche au Japon et au Portugal [5], ont annoncé la mise au point de la première technologie au monde [6] capable de déterminer de manière objective, reproductible et automatique les paramètres des simulations physiques servant à calculer l’arrivée des particules énergétiques solaires (SEP) [7] en utilisant les données d’observation de cinq engins spatiaux, améliorant ainsi la précision des simulations. Les SEP peuvent exposer les astronautes à des radiations et provoquer des pannes de satellites. Ces résultats ont été publiés dans la revue Scientific Reports [8].
L’application de cette technologie pour prédire l’arrivée des SEP, devrait contribuer à réduire les pannes de satellites et à promouvoir l’utilisation de leurs données. En réduisant les risques d’exposition aux rayonnements, elle peut également contribuer à garantir la sécurité des astronautes et, à l’avenir, favoriser la création de nouvelles activités industrielles liées aux opérations menées sur la base lunaire.
En raison de la charge électrique des SEP et de leur dispersion le long des lignes de champ magnétique solaire, la prédiction de leur trajectoire s’avérait extrêmement complexe. Jusqu’à présent, les experts déterminaient les valeurs des paramètres à partir de leur expérience, de leurs essais et erreurs, de manière à ce que leurs simulations s’appuient sur ces observations passées. Cette approche rendait toutefois difficile la validation objective de ces mesures et la reproductibilité des résultats selon la même procédure. Pour surmonter cette difficulté, l’équipe a automatisé la configuration des paramètres grâce à une méthode d’optimisation par « boîte noire » [9]. Le système a réussi à régler automatiquement 19 paramètres d'une simulation physique évaluant les intensités et temps d'arrivée des SEP, minimisant ainsi les écarts entre la simulation et les observations effectuées par cinq sondes spatiales, dont la mission d'exploration de Mercure BepiColombo, la mission d’exploration de Mercure menée dans le cadre d’un projet conjoint euro-japonais. Au cœur de cette technologie se trouve le réseau « Solar Energetic particle Intelligent Tuning and Evaluation Network » (SEITEN) [11] développé par Fujitsu. SEITEN associe SUSANOO [12], la simulation magnétohydrodynamique (MHD) [13] (développée par l’Institut de recherche sur l’environnement spatio-terrestre de l’université de Nagoya et opérée par le NICT), SEPIF [14], au modèle d’accélération et de transport de particules développé par le JAMSTEC. Des données de scintillation interplanétaire (IPS) [12] obtenues par l'Université de Nagoya ont également été intégrées pour sélectionner la configuration optimale du modèle MHD.
A partir des données d’observation provenant de plusieurs sondes spatiale, le groupe de recherche a automatisé la tâche complexe consistant à définir les paramètres représentant des facteurs tels que l’intensité de la diffusion des particules, tout en permettant l’estimation de leur répartition spatiale [15]. Il s’agit d'une étape majeure vers la mise en œuvre concrète d'une technologie permettant de prédire avec précision les intensités et les heures d'arrivée des SEP.
Contexte
La sphère des activités humaines s'étend désormais de l'orbite terrestre à la surface de la Lune. Le Plan directeur japonais sur la politique spatiale, approuvé par le Cabinet en juin 2023, préconise le développement progressif de systèmes d'alimentation électrique, de communication, de localisation et d'autres infrastructures, destinés à soutenir une activité humaine durable sur la Lune, tout en visant la création de nouvelles industries. Les initiatives internationales en faveur de l’activité humaine sur la Lune, notamment le programme Artemis auquel participe le Japon, progressent également. Dans le même temps, les rayonnements en provenance du Soleil, et particulièrement les particules énergétiques solaires (SEP), constituent l'un des facteurs menaçant la sécurité de ces activités spatiales.
Les éruptions solaires et les éjections de masse coronale (CME) [16] peuvent accélérer des particules telles que des protons et des électrons à des vitesses atteignant plusieurs dizaines de pour cent de la vitesse de la lumière, et les projeter dans l'espace interplanétaire. Les SEP qui en résultent peuvent provoquer des défaillances et des dysfonctionnements sur les équipements des satellites, tout en posant des risques majeurs d'exposition aux radiations pour les astronautes. À mesure que les activités lunaires prennent de l'ampleur, il devient donc crucial de déterminer à l'avance quand, où et avec quelle intensité ces SEP arriveront. Une méthode prometteuse pour prédire leur arrivée repose sur des simulations calculant l'accélération et le transport des particules à partir des lois de la physique. Néanmoins, ces simulations comportent de nombreuses variables, ou paramètres annexes — des paramètres qui ne peuvent pas être mesurés directement par l'observation. Parmi les exemples les plus représentatifs, on trouve le débit d'injection (la fraction de particules situées en amont d'une onde de choc, intégré au processus d'accélération) et le parcours libre moyen (une mesure de la distance parcourue par les particules le long d'une ligne de champ magnétique avant d'être diffractées). Or, la moindre modification de ces valeurs peut altérer l'intensité prédite des particules de plusieurs ordres de grandeur.
Les paramètres doivent donc être ajustés pour correspondre aux données d'observation passées. Toutefois, les méthodes d'ajustement conventionnelles reposent sur l'expérience des experts, leurs essais et erreurs, ce qui rend difficile la justification objective des valeurs retenues ou leur reproduction par une procédure identique. De plus, le nombre de paramètres était souvent suffisamment réduit pour permettre un réglage manuel. En conséquence, les valeurs censées varier d'une ligne de champ magnétique à l'autre ne pouvaient pas être déterminées séparément pour chaque ligne à partir des données d'observation. Tenter de définir des valeurs distinctes pour chaque ligne augmente considérablement le nombre de paramètres : tester simplement 10 valeurs pour chacun des 19 paramètres étudiés dans cette recherche générerait 10¹⁹ combinaisons. La recherche manuelle d'une combinaison concordant simultanément avec les observations provenant de plusieurs emplacements distants étant irréalisable, il était nécessaire de créer un mécanisme de recherche objectif et reproductible fondé sur les données d'observation.
Perspectives
Fujitsu, l’université de Nagoya, le JAMSTEC et le NICT poursuivront le perfectionnement de cette technologie afin d’obtenir des capacités de prévision encore plus fiables. En permettant une évaluation plus en amont les risques d’exposition aux radiations et de défaillance des satellites, ces institutions entendent contribuer au renforcement de la sécurité des activités lunaires, tels que la construction et les transports, ainsi qu’au développement d’activités humaines durables sur la Lune.
Informations sur les marques
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Notes
- 1. Fujitsu Limited :
Siège social : Kawasaki, Kanagawa, Japon. Directeur général et PDG : Takahito Tokita. - 2. Université de Nagoya, Réseau national d’enseignement supérieur et de recherche de Tokai :
Localisation : Nagoya, Aichi, Japon. Président : Naoshi Sugiyama. Les recherches ont été menées en collaboration avec l’Institut de recherche sur l’environnement spatial et terrestre (ISEE) de l’université. - 3. Agence japonaise des sciences et technologies marines et terrestres (JAMSTEC) :
Localisation : Yokosuka, Kanagawa, Japon. Président : Tomohiko Kawamura. - 4. Institut national des technologies de l’information et des communications (NICT) :
Localisation : Koganei, Tokyo, Japon. Président : Hideo Ohno. - 5. Participants à la recherche :
Outre Fujitsu, l’ISEE de l’université de Nagoya, la JAMSTEC et le NICT, la recherche a impliqué l’Agence japonaise d’exploration aérospatiale (JAXA), le Laboratoire d’instrumentation et de physique expérimentale des particules (LIP) et l’université de Lisbonne, tous deux situés au Portugal - 6. Fondement de l’affirmation « une première mondiale » (selon les recherches de Fujitsu, en octobre 2026) :
La nouveauté de cette technologie réside dans le fait qu’elle remplit simultanément les trois conditions suivantes :
(1) Elle utilise comme contraintes les observations simultanées provenant de plusieurs engins spatiaux, ce qui permet d’identifier les paramètres qui varient en fonction de la direction.
(2) Elle associe une simulation MHD à un modèle d’accélération et de transport de particules, ce qui permet à l’intensité et à la forme des ondes de choc générées par les éjections de masse coronale (CME) d’être prises en compte dans les calculs d’accélération des particules.
(3) Elle détermine automatiquement les paramètres liés à l’accélération et au transport des particules grâce à une optimisation de type « boîte noire », sans intervention manuelle pendant la recherche. - 7. Particules énergétiques solaires (PES) :
Protons et électrons de haute énergie accélérés par des éruptions solaires et des CME, puis libérés dans l’espace interplanétaire. Cette recherche s’est concentrée sur les protons. - 8. Informations sur l’article :
Hiroyuki Tako Ishikawa et al., « Optimisation automatisée des paramètres d’accélération et de transport des particules énergétiques solaires à partir des observations de cinq engins spatiaux lors de l’événement du 9 octobre 2021 », Scientific Reports (2026). DOI :10.1038/s41598-026-70869-9. Publié le 20 octobre 2026.
- 9. Optimisation en boîte noire :
Méthode qui recherche de bonnes solutions au moyen d’essais et d’évaluations répétés, sans supposer connaître la structure interne de la fonction objectif. Cette technologie combine une exploration étendue utilisant une méthode quasi-Monte-Carlo (séquence de Sobol) et une exploration ciblée utilisant TPE (Tree-structured Parzen Estimator), une forme d’optimisation bayésienne. Le framework d’optimisation open source Optuna a été utilisé pour la mise en œuvre. - 10. Réglage automatique de 19 paramètres :
Les 19 paramètres comprennent 7 valeurs de parcours libres moyens, une pour chaque ligne de champ magnétique, représentant l’intensité de la diffusion, et 12 valeurs de débit d’injection, une pour chaque direction, représentant la fraction de particules intégré au processus d’accélération au niveau d’une onde de choc. Comme chaque essai nécessite une simulation complète et chronophage, le nombre d’essais est limité. La recherche en 2 étapes décrite dans la note 9 a réduit le nombre de candidats au moyen de 1 000 essais d’exploration étendue et de 480 essais d’exploration ciblés dans des régions prometteuses, soit un total de 1 480 essais. Appliquée à un événement de SEP survenu le 9 octobre 2021 et observé simultanément par 5 sondes spatiales, la méthode a reproduit dans les grandes lignes le début, la montée et le pic de l’intensité des particules sur les 5 engins spatiaux. La procédure et les critères d’évaluation ont été définis à l’avance, et des répétitions indépendantes ont confirmé la même tendance générale. - 11. Fujitsu Solar Energetic particle Intelligent Tuning and Evaluation Network (SEITEN) :
Le nom SEITEN est dérivé du mot japonais seiten, qui signifie « ciel dégagé ». Il reflète deux aspirations : clarifier le comportement des SEP et contribuer à garantir le retour au « vert », c’est-à-dire à un état dans lequel elles ne présentent aucun danger. - 12. SUSANOO :
Acronyme de Space-weather-forecast-Usable System Anchored by Numerical Operations and Observations. Développé par l’ISEE de l’université de Nagoya, SUSANOO est une simulation MHD qui calcule la propagation du vent solaire et des CME dans l’espace interplanétaire. Le NICT exploite ce système et l’utilise pour prévoir quotidiennement l’arrivée des perturbations du vent solaire dans le cadre des prévisions de météorologie spatiale. La scintillation interplanétaire (IPS) est le scintillement des ondes radio provenant de sources radio lointaines, causé par les irrégularités de densité du vent solaire qui diffusent ces ondes. Le scintillement devient plus intense lorsqu’une CME traverse le trajet des ondes radio. Dans le cadre de cette recherche, plusieurs simulations SUSANOO-CME ont été réalisées en faisant varier le flux magnétique des CME. Les IPS synthétisés observables à partir des résultats des simulations ont été comparés aux observations IPS réelles effectuées par l’ISEE de l’université de Nagoya. Le cas le plus cohérent avec les observations IPS et un autre cas le plus cohérent avec l’heure d’arrivée de la CME sur Terre, ont été utilisés pour les calculs d’accélération et de transport des SEP. - 13. Simulation MHD :
Méthode de calcul qui traite le plasma comme un fluide et en calcule le comportement, notamment les interactions avec les champs magnétiques. - 14. SEPIF :
Acronyme de Solar Energetic Particle Injection and Focused Transport Model. Développé par le JAMSTEC, SEPIF calcule l’accélération des particules au niveau des ondes de choc et leur transport le long des lignes de champ magnétique. - 15. Estimation de la distribution spatiale des paramètres et des 5 sondes spatiales :
Étant donné que la forme et la force d’une onde de choc varient selon la direction depuis laquelle on l’observe à partir du Soleil, on s’attend également à ce que l’intensité de la diffusion des particules varie selon la direction. Un seul point d’observation ne permet pas de distinguer ces différences ; les paramètres devaient donc auparavant être supposés uniformes dans l’espace. La nouvelle technologie a recherché des solutions satisfaisant simultanément les observations de 5 engins spatiaux situés entre 0,33 et 1,0 unité astronomique du Soleil (1 unité astronomique, correspondant à la distance moyenne entre la Terre et le Soleil, soit environ 150 millions de km) et répartis sur un angle d’environ 50 degrés vus depuis le Soleil, permettant ainsi d’estimer les répartitions directionnelles des paramètres. Les chercheurs ont également confirmé que supposer un parcours moyen libre uniforme quelle que soit la direction augmentait l’erreur et empêchait de reproduire simultanément les observations des 5 engins spatiaux. Les 5 engins spatiaux, chacun équipé d’instruments de mesure des particules énergétiques, sont BepiColombo (mission conjointe ESA-JAXA vers Mercure), Solar Orbiter (mission conjointe ESA-NASA), Parker Solar Probe (mission de la NASA), STEREO-A (mission de la NASA) et SOHO (mission conjointe ESA-NASA). - 16. Éjection de masse coronale (CME) :
Éruption de plasma à grande échelle provenant de l’atmosphère solaire. Une CME rapide peut entraîner la formation d’une onde de choc à son point avant, qui accélère les particules.
Liens connexes
• Optimisation automatisée des paramètres d’accélération et de transport des particules énergétiques solaires à partir des observations de cinq engins spatiaux lors de l’événement du 9 octobre 2021 :
• Prédiction d’événements SEP interprétables par l’humain à l’aide d’une IA explicable de type boîte blanche :
• Fujitsu et le Réseau national d’enseignement supérieur et de recherche de Tokai développent une technologie de prévision de la météo spatiale s’appuyant sur l’IA :
• Fujitsu et le Système national d’enseignement supérieur et de recherche de Tokai collaborent à des recherches sur la météorologie spatiale basées sur l’IA :
• Institut de recherche sur l’environnement spatial et terrestre de l’université de Nagoya :
• JAMSTEC :
• NICT :
• JAXA :
• LIP :
• Université de Lisbonne :
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Date: 26 octobre 2026
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