La sonde SOLAR ORBITER …au plus près du SOLEIL

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EXPLORATION SOLAIRE grâce à la sonde SOLAR ORBITER
Depuis le début des années 1990, six satellites construits en Europe pour les missions:
– Ulysses [https://fr.wikipedia.org/wiki/Ulysses_(sonde_spatiale)],
– SoHo [https://fr.wikipedia.org/wiki/Observatoire_solaire_et_h%C3%A9liosph%C3%A9rique/] – Cluster [https://fr.wikipedia.org/wiki/Cluster_(satellite)
ont fait de nombreuses découvertes étonnantes sur le Soleil, et comment ses tempêtes affectent la Terre. Néanmoins, les scientifiques ne savent toujours pas prédire le comportement turbulent de l’étoile de laquelle nos vies dépendent.

Il faut regarder le soleil dans les yeux, dit Anne Pacros, responsable mission ESA.

Dans ce but, la sonde de l’ESA SOLAR ORBITER, en coopération avec la Nasa, a été lancée depuis Cap Canaveral le 10 Février 2020. Partie pour un périple d’une dizaine d’années, elle se mettra en orbite solaire opérationnelle fin 2021.

Elle a été conçue pour braver la chaleur extrême (+550° C) et utiliser ses télescopes à près d’un quart de la distance Terre – Soleil où la lumière solaire est vingt fois plus intense que celle ressentie par les satellites proches de la Terre. Solar Orbiter doit aussi endurer de puissants sursauts de particules atomiques issus d’explosions, les éruptions solaires, à la surface du soleil et dans son atmosphère. Cela aiderait à étudier l’origine, la formation et l’impact du vent solaire.

L’objectif à terme est de concevoir une météo solaire pour prévoir plus précisément les périodes et l’ampleur des tempêtes solaires pouvant perturber gravement des satellites, des systèmes de radio-communications de tous types et des réseaux d’alimentation électrique terrestres.

D’où viennent les éruptions solaires ?

  • éjection de masse coronale du Soleil

Une équipe de chercheurs français de l’Ecole Polytechnique, a mis en évidence en 2006, à partir des données du satellite Japonais Hinode, l’existence de « cordes magnétiques » qui se forment dans les tâches solaires, zones les plus froides de la surface solaire, abritant des champs magnétiques intenses. Ces cordes magnétiques emmagasinant une énergie immense, et montant de plus en plus haut depuis la surface du soleil, finissent par se rompre (affaiblissement et rupture d’arcanes magnétiques) : c’est l’éruption solaire.

Bouclier magnétique terrestre contre les vents solaires.
Les éruptions solaires, geysers de plasma propulsés à plusieurs milliers de kilomètres du soleil et atteignant des millions de degrés, éjectent dans tout l’espace des jets électrisés de protons et d’électrons constituant le vent solaire.

La fréquence et l’intensité des éruptions solaires suivent un cycle d’environ 11 ans, pouvant générer une tempête solaire comme lors du pic de 2013 ou des vents plus calmes, comme depuis fin 2019. Les vents solaires peuvent atteindre 1500 km/s et s’avérer particulièrement dangereux pour les hommes ou les satellites quand ils ne sont pas protégés par le bouclier magnétique terrestre, par exemple pour les cosmonautes lors des sorties extra-véhiculaires dans l’espace ou sur la lune ainsi que pour les satellites géostationnaires.

Tempêtes solaires: attention Danger !
Lors des tempêtes solaires, les protons de haute énergie du vent solaire frappant les satellites peuvent endommager leurs panneaux solaires, une micro soudure ou interférer avec des données échangées avec la Terre. La localisation par GPS et certaines connexions internet pourraient ainsi être affectées. Sous l’effet de ces bourrasques, le bouclier magnétique terrestre devient moins efficace et subit des fluctuations intenses de son champ magnétique pouvant entraîner des brouillages des systèmes de transmission air-sol, comme dans le contrôle aérien ou simplement dans l’utilisation de nos portables. Cette variation du champ magnétique peut générer des courants électriques au niveau du sol saturant des transformateurs électriques, comme au Québec en mars 1989, qui eut comme conséquence une gigantesque panne pendant neuf heures.

Hypothèse du naufrage du Titanic
Des études récentes citées sur le site internet de « Futura Sciences » suggèrent que le naufrage du paquebot Titanic, après avoir heurté un iceberg, serait dû indirectement à une tempête solaire. Les aurores boréales illuminant le ciel, observées par quelques rares survivants de cette nuit tragique du 12 au 13 Avril 1912, sont dues à la rencontre des particules chargées du vent solaire avec le champ magnétique terrestre, à proximité des régions polaires. Avec ses systèmes de navigation et de communication sérieusement perturbés par ces phénomènes induits d’une tempête solaire, le Titanic se serait retrouvé beaucoup plus au Nord de sa route, heurtant un iceberg fatal, avec de grandes difficultés à communiquer ses SOS par radio.

Seule une météo solaire pourrait nous prémunir de telles catastrophes.

Météo solaire: des satellites pour ausculter le soleil.
Lors du croisement de la sonde avec la queue de la comète Atlas en Mai dernier, les contrôleurs Européens de Solar Orbiter s’éloignant de la terre depuis le 10 Février 2020, ont pu activer et vérifier le bon fonctionnement des 10 instruments de bord dont 4 dits in situ ont détecté et mesuré une perturbation du vent solaire autour de la sonde à cette occasion.

En Juillet 2020 et à 77 millions de kilomètres du Soleil, les 6 instruments de télédétection solaire, chargés d’effectuer des images à distance de la photosphère du Soleil et de sa couronne (en lumière blanche, UV, X et radio) ont permis de révéler des mini-éruptions solaires dites feux de camp, permanentes et proches de la surface. Elles pourraient expliquer pourquoi la couronne solaire si éloignée du soleil est chauffée à plus d’un million de degrés alors que la surface du soleil n’est qu’à 5500 degrés.
Ces premières images rendues publiques par l’ESA préfigurent une future moisson exceptionnelle de données à compter de fin 2021, quand Solar Orbiter se rapprochera au plus près du soleil, à 44 millions de km et débutera véritablement sa mission scientifique.
Solar Orbiter est le premier satellite à prendre des images du Soleil à haute résolution spatiale, au plus près de l’astre, à réaliser les premières images des pôles du Soleil grâce à l’inclinaison de son orbite, à relier les mesures in situ aux phénomènes solaires observés avec les instruments de télédétection.
Une sonde américaine Parker Solar Probe de la Nasa a été lancée en août 2018. Elle devrait s’approcher du soleil à 6 millions de km, une distance jamais atteinte, pour effectuer des mesures in situ, principalement le champ magnétique et les particules électriquement chargées. Elle n’embarque aucun équipement d’imagerie optique, qui ne supporterait pas des températures de plus de 1200°.
En ce sens, Solar Orbiter et Parker Solar Probe ont été conçus comme complémentaires et fonctionneront en tandem, celle plus éloignée étant les yeux de l’autre.

  • trajectoire de SOLAR ORBITER autour du soleil

  • premières images et mesures issues de SOLAR ORBITER

En recoupant leurs données sur une dizaine d’années, les astrophysiciens espèrent établir une véritable météo solaire et ainsi prévoir les grandes éruptions solaires.

dossier réalisé par Michel Drobycheff
article mis en forme et édité par Michel Vidal