Cet article est associé à un entretien avec Pierre Rochus Chercheur en Physique nucléaire et Ingénieur de recherches à FN Moteurs (TechSpace Aero SAFRAN actuellement). link
Le Solar Orbiter représente une avancée technologique extraordinaire dans le domaine de l'astronomie solaire, ayant un impact significatif sur notre compréhension du Soleil et de son influence sur notre système solaire. Lancé en 2020 par l'Agence spatiale européenne (ESA) en collaboration avec la NASA, le Solar Orbiter est une sonde spatiale équipée d'instruments de pointe conçus pour observer le Soleil à une proximité exceptionnelle. Cette incroyable innovation a permis d'acquérir des données inédites sur la couronne solaire, les vents solaires, les éruptions solaires ainsi que le champ magnétique héliosphérique. Les images et les informations collectées par le Solar Orbiter ont ouvert de nouvelles perspectives dans la compréhension des processus complexes qui régissent notre étoile, contribuant ainsi à des avancées majeures dans la modélisation des prévisions météorologiques spatiales et des impacts solaires sur les communications et les technologies terrestres. En révolutionnant notre capacité à étudier le Soleil de près, le Solar Orbiter a profondément transformé notre vision de l'astre solaire et a élargi les frontières de la recherche spatiale.
Dans un premier temps, nous nous intéresserons à l'étude des vents solaires, un phénomène d'une importance cruciale pour notre compréhension du système solaire. Grâce à ses instruments sophistiqués, le Solar Orbiter a la capacité de mesurer directement la vitesse, la composition et les propriétés des vents solaires à une proximité sans précédent du Soleil. Cette capacité inédite offre une perspective inégalée sur les mécanismes de génération et de propagation des vents solaires, fournissant des données essentielles pour élucider les processus complexes à l'origine de ces flux de particules chargées. Comprendre les vents solaires revêt une importance majeure dans la prédiction des conditions météorologiques spatiales, car ces vents peuvent influencer les champs magnétiques planétaires, les communications et les technologies terrestres. Ainsi, le Solar Orbiter élargit nos connaissances sur les vents solaires, contribuant à une meilleure anticipation des phénomènes spatiaux et renforçant notre capacité à gérer les impacts potentiels sur la Terre et les satellites en
orbite.
Or, vous vous demandez sûrement qu’est ce qu’un vent solaire ? Comment ce phénomène nous permet-il de prédire les conditions météorologiques spatiales ? En quoi l’étude de ce phénomène renforce notre capacité à gérer les impacts potentiels sur la terre ?
En effet, les vents solaires constituent un phénomène fascinant et crucial dans notre système solaire, résultant de l'éjection constante de particules chargées provenant de la couronne solaire, la couche extérieure de l'atmosphère du Soleil. Composés principalement de protons et d'électrons, ces particules, une fois libérées, se propagent à des vitesses extrêmement élevées, atteignant parfois plusieurs centaines de kilomètres par seconde. Le mécanisme à l'origine de ce phénomène implique des processus complexes de chauffage et d'accélération dans la couronne solaire, générant un flux continu de plasma solaire. Les vents solaires interagissent de manière significative avec les champs magnétiques des planètes du système solaire, modifiant leurs environnements magnétiques et atmosphériques. Ces interactions ont des implications importantes, allant de l'influence sur les aurores à la modulation des atmosphères planétaires. De plus, les vents solaires jouent un rôle crucial dans la création de la queue des comètes, formée lorsque les particules solaires interagissent avec les gaz et les poussières des noyaux cométaires. Comprendre les vents solaires revêt une importance fondamentale pour la recherche spatiale et la compréhension des conditions de l'espace interplanétaire.
À quoi pourraient donc servir ces vents solaires ?
Ensemble, elles forment l'héliosphère, une région de l’espace qui peut être représentée comme une sorte de bulle de protection autour du système solaire, avec le soleil en son centre, et ayant un diamètre plusieurs fois plus grand que celui de notre système solaire. Cette région est où l'influence du vent solaire s'arrête, car il entre en collision avec d'autres particules de l'environnement interstellaire et les rayons cosmiques de haute énergie. Ce milieu interstellaire est composé de matière qui remplit l'espace entre les étoiles, notamment de l'hydrogène ionisé ainsi que atomique et moléculaire mais aussi de l'hélium, ainsi que de grains dont la taille varie de la centaine de nanomètres jusqu'au micron.
Sa dynamique n'est alors plus suffisante pour repousser l'hydrogène et l'hélium raréfiés de la Galaxie. Le choc de terminaison est une limite intermédiaire située près de l'héliosphère. L'héliosphère n'est pas statique et varie constamment en raison des variations dans l'activité solaire, des mouvements des planètes et de l'interaction avec le milieu interstellaire. Tout comme la Terre se protège contre les vents solaires néfastes pour elle et son atmosphère, le Soleil est pourvu de l'héliosphère qui le protège contre les rayons interstellaires à haute énergie et les particules de l'environnement interstellaire. Cela forme une première barrière limitant l'érosion de l'atmosphère terrestre, ce qui ferait que la Terre ressemblerait davantage à une planète dépourvue de magnétosphère, comme Vénus ou Mars, si elle n'était pas protégée par cette héliosphère. L'analyse de l'héliosphère est de grande importance afin de comprendre notre environnement spatial et les enjeux pour des futures missions spatiales. Hors de l'héliosphère comme la mission Voyager 1 et 2.
Intéressons-nous plus à la mission Solar Orbiter, un projet financé et géré par l’ESA ainsi que la NASA. Solar Orbiter est un satellite opérationnel qui a pour objectif de réaliser une étude à haute résolution du Soleil et de son héliosphère. Il a été conçu pour résister aux températures extrêmes tout en ayant à son bord des télescopes performants. Cette mission a donc pour objectif de mieux comprendre le comportement imprévisible de l’étoile sur laquelle notre vie dépend. A son point de trajectoire le plus proche du Soleil, le satellite sera sur l’orbite de Mercure ce qui permettra d’avoir de nouvelles données jusqu’alors impossible à obtenir car cette distance entre un satellite et le soleil n’avait jamais été aussi faible. Solar orbiter est donc le premier satellite qui permettra d’avoir une vue sur les régions polaires du soleil, qui sont invisibles ou presque depuis la Terre. Le satellite permettra également d’assister à des tempêtes solaires pendant une plus longue durée que depuis la Terre.
On se demande alors ce qu'apporte cette mission de nouveau aux recherches ? Qu’est-ce qui fait de cette invention un exploit pour le monde de la recherche ?
Solar Orbiter est 4 fois plus proche du Soleil que nous le sommes et sera donc exposé à 13 fois plus de radiations solaires que nous. Le satellite devra aussi subir des chocs dus aux émissions de particules atomiques émises par les explosions au sein de l’atmosphère solaire.
Afin de résister à ces différents obstacles Solar orbiter est équipé de nouvelles technologies développées par l’ESA pour la mission BepiColombo telles que des panneaux solaires et antennes résistants aux hautes températures. Les clichés pris par Solar Orbiter permettent de distinguer des détails de 180km de long en sachant que la taille du soleil est de 1,4 million de kilomètres de large. Enfin, Solar Orbiter étant en orbite autour du soleil, il pourra observer la construction des tempêtes solaires puis leurs déroulements pendant plusieurs jours. On peut également s’intéresser au long voyage de ce satellite , celui-ci a décollé en février 2020 et a ensuite voyagé pendant 2 ans avant de trouver son orbite de 180 jours autour du soleil. Pendant ces 2 ans, le vaisseau utilisait la gravité de la Terre et de Vénus pour se stabiliser.
Sur cette orbite, le satellite atteindra son point le plus proche du soleil tous les 6 mois à 42 millions de kilomètres de celui- ci. Durant sa mission la gravité de Vénus sera utilisée de nouveau afin de régler l’inclinaison du satellite ce qui permettra aux instruments d’observer les régions polaires du soleil à plus de 30 degrés comparé à 7 degrés depuis la Terre.
En conclusion, le Solar Orbiter représente un exploit remarquable dans le domaine de l'exploration spatiale, ouvrant de nouvelles perspectives sur notre compréhension du Soleil et de son influence sur notre système solaire. Cette invention révolutionnaire a transcendé les frontières de la connaissance, apportant des avancées significatives qui ont profondément impacté notre vision du monde. En scrutant les mystères du Soleil de manière inédite, le Solar Orbiter a contribué à redéfinir notre relation avec l'univers, marquant ainsi une étape majeure dans l'histoire de l'exploration spatiale et laissant un héritage durable pour les générations futures.
Blog écrit par: Leila Lazzem , Wilson Woodhead , Prima Barciet
Sources:
https://fr.wikipedia.org/wiki/Solar_Orbiter
https://fr.wikipedia.org/wiki/Vent_solaire
https://fr.wikipedia.org/wiki/H%C3%A9liosph%C3%A8re
https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/univers-heliosphere-3628/
https://science.nasa.gov/heliophysics/focus-areas/heliosphere/
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