Mesurer le champ magnétique et en suivre les variations nécessite des instruments très précis, les magnétomètres. (photo 1) Pour retrouver le champ magnétique ancien au sein d'un objet qui en a conservé la trace, on utilise un magnétomètre cryogénique. On peut, si l'on connaît l'histoire magnétique d'un lieu, recouper cette connaissance avec d'autres méthodes pour dater les objets que l'on y découvre. Inversement, la datation de certains objets par d'autres méthodes que celle reposant sur le magnétisme, permet de retracer l'histoire magnétique des couches géologiques dans lesquelles on les a découverts.

C'est d'ailleurs en comparant l'histoire magnétique de roches situées sur des territoires éloignés les uns des autres, que l'on a pu prouver que ces territoires avaient été voisins avant que la dérive des continents ne les sépare. Certaines applications industrielles font appel, elles aussi, aux techniques du géomagnétisme. Ainsi en est-il du réglage des instruments de bord en aviation ou des instruments installés sur les aéroports.

L'heure exacte que nous utilisons actuellement est déterminée par les horloges atomiques.
Pour comparer des horloges atomiques situées dans des laboratoires éloignés, on utilise l'observation commune ("common view") des satellites GPS (photo 2) en suivant un programme d'observation prédéfini. Les horloges des différents laboratoires sont comparées simultanément à l'horloge d'un même satellite par la mesure des temps d'arrivée des signaux dans chaque laboratoire. On en déduit alors le décalage entre les horloges des laboratoires. La précision ainsi obtenue est de l’ordre du milliardième de seconde pour la comparaison d'horloges distantes de plusieurs milliers de kilomètres.

La sismologie étudie les tremblements de terre et tous, tant les grands que les petits, sont mesurés et mis en carte. A cet effet, la Belgique possède un réseau de stations équipées de sismographes. La moyenne annuelle dans notre pays est d’une dizaine de grands et de moyens tremblements de terre. Après chaque secousse ressentie par la population, une carte macro sismologique basée sur des enquêtes systématiques est réalisée. Toute la recherche nécessaire à la création d’une carte évaluant la possibilité d’un tel phénomène dans notre pays est exécutée: recherche historique sur les secousses du dernier millénaire, recherche paleo-sismique concernant les grands tremblements des derniers cent mille ans, étude des lentes distorsions tectoniques de l’écorce terrestre à l’aide d’un gravimètre absolu (photo 3), détermination GPS de location, mesure avec des extensomètres dans les grottes naturelles et recherche sur les effets locaux dans le sol au moment d’un tremblement de terre en Belgique.

Dans les années 1960, une belle percée dans le domaine de la connaissance de Mars devint possible grâce à l'exploration spatiale. C’est pour approfondir cette connaissance qu’ont été mises en œuvre les missions Mars Express et NetLlander.

L’Institut d’Aéronomie Spatiale de Belgique prend part à la première d’entre-elles au travers de sa participation à l’expérience Spicam-Light.
L’orbiteur Mars Express, à bord duquel est placé l’instrument Spicam, doit, après avoir largué l’atterrisseur Beagle 2, se placer en orbite et observer l’ensemble de la planète pendant une année martienne (soit deux années terrestres).
L’expérience Spicam-Light a comme but l’étude de la composition chimique et de la dynamique de l’évolution de l’atmosphère de Mars à l’aide d’un spectromètre UV-IR (ultraviolet et infrarouge), le spectromètre IR ayant été entièrement mis au point par l’Institut d'Aéronomie Spatiale de Belgique. Les résultats de ces recherches auront, par exemple, des conséquences sur la conception des combinaisons spatiales et des systèmes de soutien vie destinés aux futurs astronautes qui se rendront sur Mars.

La mission NetLander déploiera quant à elle un réseau de quatre stations de mesure géophysique à sa surface. (video 1) Les stations enverront leurs données d'observation vers un satellite en orbite autour de Mars et qui les transmettra vers la Terre. L’ensemble des données collectées permettra, comme pour la mission Mars Express, de mieux connaître l’intérieur de la planète, sa surface et son atmosphère et de mieux comprendre son évolution.

L’Observatoire Royal de Belgique participe activement à la mise en oeuvre d'une des expériences de NetLander: l’expérience NEIGE, pour NetLander Ionosphere and Geodesy Experiment. Cette expérience consiste à mesurer les variations de fréquence (effet Doppler) des signaux radio associés à la transmission des données entre les stations et le satellite, ainsi qu’entre le satellite et la Terre.

L’utilisation de deux fréquences différentes pour le signal radio permettra, d’une part, de corriger les mesures Doppler des perturbations liées à la présence de l’ionosphère, et d’autre part, d’étudier la répartition des particules chargées dans l’ionosphère, ce qui constitue un des objectifs de NEIGE. Le signal corrigé des effets ionosphériques permettra également à l'équipe de l'Observatoire Royal de Belgique d'atteindre les objectifs de la partie géodésie de l'expérience NEIGE. Il s'agit d’obtenir les paramètres d’orientation et la rotation de Mars. On pourra alors déterminer très précisément les variations de la vitesse de rotation (et donc de la durée du jour) et celles de la position de l'axe de rotation dans l’espace et dans un repère lié à la planète (mouvement du pôle). Puisque la rotation d'un corps dépend de sa structure, cette étude permettra, entre autre, de déduire quelques propriétés très intéressantes de la structure interne de Mars (propriétés physiques, densité et dimensions du noyau par exemple) et de contraindre les variations de masse et de pression dans l’atmosphère liées au processus saisonnier de sublimation/condensation des calottes polaires.

C'est grâce à une caméra CCD installée sur un télescope, par exemple à l'Observatoire Royal de Belgique, (photo 5) que l'on peut découvrir des petites planètes depuis la Belgique. Il faut procéder en observant la même région du ciel cinq fois de suite, 10 à 15 minutes séparant chaque observation. Un logiciel détermine ensuite la position de tous les objets présents sur l'image. Les objets qui se trouvent à la même place sur plus d'une image sont colorés en gris, tandis que les objets qui n'apparaissent en un endroit précis que sur un seul cliché sont colorés respectivement en bleu, vert, jaune, orange et rouge. Les étoiles apparaissent dès lors grises, tandis que les petites planètes, ayant bougé, forment un arc-en-ciel sur l'image.On peut aussi combiner plusieurs images pour mettre en évidence le mouvement de la petite planète par rapport aux étoiles.

Les études in situ de la composition d’une comète et de l’évolution de sa structure pendant son approche du Soleil est l’un des objectifs principaux de la mission Rosetta. Après une longue phase de croisière, le satellite rencontrera sa comète de destination et gravitera autour de celle-ci pour en étudier les matières. (photo 6)
L’Institut d'Aéronomie Spatiale de Belgique participe à cette mission par son implication dans le projet ROSINA (Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis), dont les objectifs scientifiques majeurs sont la détermination des abondances des éléments gazeux de la comète, la détermination de la composition des espèces volatiles et la caractérisation du noyau.