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Solar Orbiter : les 5 grandes énigmes que la mission veut élucider

Avec six instruments imageurs, la sonde de l'Agence spatiale européenne va partir capter les images de notre Soleil à une distance encore jamais égalée et donner à voir, pour la toute première fois, les pôles du Soleil. Objectif : mieux comprendre les turbulences de l'étoile et mieux s'en protéger.

Avec six instruments imageurs, la sonde capte les images de notre Soleil à une distance encore jamais égalée.
Avec six instruments imageurs, la sonde capte les images de notre Soleil à une distance encore jamais égalée.
Sarah Ugolini
Sarah Ugolini
et AFP

Le Soleil ne nous envoie pas seulement sa chaleur et sa lumière, il émet aussi des tempêtes chargées de particules, potentiellement néfastes pour nos télécommunications. Pour mieux comprendre ces turbulences, et mieux s'en protéger, la mission Solar Orbiter va partir explorer notre étoile.

La sonde de l'Agence spatiale européenne (ESA), s'élancera ce dimanche 9 février au soir de Cape Canaveral, en Floride, en collaboration avec la Nasa. À son bord : dix instruments scientifiques et 209 kilos de charge utile. L'objectif principal de la mission est de "comprendre comment le Soleil crée et contrôle l'héliosphère", la bulle de matière entourant tout le système solaire. Ainsi, le but est de faire la connexion avec ce qui est ressenti sur Terre et affiner ce qu'on appelle la météorologie de l'espace.
 
Après un passage par l'orbite de Vénus puis celle de Mercure, le satellite, dont la vitesse maximale atteindra 245.000 km/h, pourra s'approcher à 42 millions de kilomètres du Soleil, soit moins d'un tiers de la distance Soleil-Terre. 

1. Capter les images du Soleil à une distance encore jamais égalée

Via cette trajectoire, Solar Orbiter "aura la capacité de regarder le Soleil directement", explique Matthieu Berthomier, chercheur CNRS au laboratoire de physique des plasmas de l'école Polytechnique. Les nouvelles données recueillies viendront compléter celles de la sonde Parker de la Nasa, lancée en 2018, qui s'est approchée bien davantage de la surface de l'astre (7 à 8 millions de kilomètres), mais sans technologie d'observation directe, la chaleur étant trop intense.

Avec six instruments imageurs (télédétection), la sonde européenne, pourra, elle, capter les images de notre Soleil à une distance encore jamais égalée. L'occasion de donner à voir, pour la toute première fois, les pôles du Soleil, dont on ne connaît actuellement que les régions équatoriales.

2. Prendre des images des pôles

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La mission dirigée par l'ESA, d'un coût global de 1,5 milliard euros, doit décoller à bord d'une fusée Atlas V 411 depuis le Kennedy Space Center, à 23 heures locales. Son voyage doit durer deux ans, pour une mission scientifique entre 5 et 9 ans. 

Pour la première fois de l’histoire, Solar Orbiter va prendre des images des pôles du Soleil. Comme le précise Sud Ouest, pour l'instant on ne sait pas à quoi ils ressemblent.  "On n’en a aucune idée", affirme Miho Janvier. Étienne Pariat, de l’Observatoire de Paris, anticipe qu’ils seront "un peu plus sombres que vers l’équateur", où il y a davantage d’activité. Imager les pôles devrait aider à comprendre comment circule le champ magnétique de l’étoile à haute latitude, élément clé pour comprendre les cycles solaires. 

3. Connaître les cycles du Soleil

En effet, le Soleil a des cycles d’activité d’environ 11 ans, qui sont identifiables en fonction du nombre de taches à sa surface, que Galilée (1564–1642) fut le premier à étudier, comme le précise Sud Ouest. Les éjections solaires surviennent surtout autour du pic activité. 

"C’est en phase maximum qu’il y a le plus de conséquences sur les activités humaines. En ce moment, il y a très peu d’éruptions car on est en période de minimum solaire; dans 5 ou 6 ans, il y en aura plus", relève Étienne Pariat.

Mieux connaître ces cycles est important, notamment dans l’optique de l’exploration, car  "il vaudra mieux envoyer les humains sur Mars en période de minimum".

4. Comprendre comment le Soleil crée et contrôle l'héliosphère

Quatre autres instruments de mesures "in situ" de la sonde de la mission Solar Orbiter serviront à sonder l'environnement autour du Soleil. L'objectif principal de la mission est en effet de "comprendre comment le Soleil crée et contrôle l'héliosphère", la bulle de matière entourant tout le système solaire, selon Anne Pacros, responsable mission et charge utile de l'ESA.

On sait depuis les années 1970 qu'il existe un milieu magnétique ambiant dans l'espace interplanétaire, l'héliosphère. Cette bulle baigne dans un flot permanent de particules, appelé vents solaires. Ces vents "peuvent être lents ou rapides, et on ignore d'où vient cette variabilité". 

"Est-ce le même vent qui varie d'une région solaire à une autre de façon continue, ou y a-t-il des sources différentes de vents ? C'est un des mystères qu'on espère résoudre", analyse Miho Janvier, de l'Institut d'astrophysique spatiale, impliquée dans deux des instruments de la mission.

5. Affiner les prédictions météos de l'espace

Les vents sont parfois perturbés par des tempêtes, provoquées par des éruptions qui éjectent un nuage de champ magnétique et de particules chargées se propageant dans l'espace. Ces tempêtes sont difficiles à prévoir. Elles ont pourtant un impact direct sur notre planète. En effet, lorsque qu'elles viennent frapper la magnétosphère de la Terre, cela provoque de jolies et inoffensives aurores boréales, mais peut s'avérer plus dangereux.

"Cela perturbe notre environnement électromagnétique. C'est ce qu'on appelle la météorologie de l'espace, qui peut affecter notre vie quotidienne", décrypte Matthieu Berthomier. La plus grande tempête solaire connue de l'humanité, dite "événement de Carrington", a eu lieu en 1859. Le réseau des télégraphes aux États-Unis a alors été détruit, des agents ont reçu des décharges, du papier a brûlé dans les stations, et la lumière boréale a été visible à des latitudes inédites (jusqu'en Amérique centrale).

En 1989 au Québec, la modification du champ magnétique de la Terre a créé un courant électrique à très grande échelle qui, par effet domino, fit disjoncter les circuits électriques, provoquant un gigantesque black-out. Les éruptions peuvent également perturber les radars dans l'espace aérien (comme en 2015 dans le ciel scandinave), les fréquences radio, et endommager des satellites.

Notre société reposant de plus de plus sur le spatial, elle est davantage dépendante de l'activité du Soleil

Étienne Pariat, chercheur CNRS à l'Observatoire de Paris
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Ces événements sont assez rares. Mais "notre société reposant de plus de plus sur le spatial, elle est davantage dépendante de l'activité du Soleil, car plus on s'éloigne de la Terre, moins la magnétosphère nous protège", relève Étienne Pariat, chercheur CNRS à l'Observatoire de Paris. "Imaginez la moitié des satellites en orbite détruits, ce serait une catastrophe pour l'humanité !", s'inquiète Matthieu Berthomier. Cela explique un besoin accru de prédiction météorologique.

Selon une étude scientifique britannique -conjointement réalisée par l'université de Warwich et l'institut du British Antarctic Survey- les tempêtes solaires, suffisamment importantes pour perturber les réseaux et systèmes électroniques de la Terre, arrivent plus souvent que prévu : tous les 25 ans en moyenne.

En observant les régions solaires qui sont directement liées aux sources des vents, les mesures de Solar Orbiter "vont permettre d'élaborer des modèles pour affiner les prédictions", espère Anne Pacros. "Une tempête solaire peut nous arriver dessus en un jour ou deux: on aurait alors le temps de se protéger en coupant les systèmes électriques des satellites", anticipe Matthieu Berthomier.

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