18 Mai 2020  |  Espace
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 03/2020

Voir le Soleil « les yeux dans les yeux »

Georges Pop

La sonde Solar Orbiter a décollé sans encombre du Centre spatial Kennedy, en Floride, dans la nuit du 9 au 10 février, à destination du Soleil. Objectif : comprendre les processus à l’origine des vents et des tempêtes solaires, des particules énergétiques émises par l’astre, ainsi que du champ magnétique héliosphèrique. L’engin emporte dix instruments de mesure et d’observation, dont un télescope à rayons X de conception suisse.

Conçu par l’Agence spatiale européenne (ESA), avec une contribution de la NASA, la sonde Solar Orbiter est en route pour le Soleil. Après un passage par l’orbite de Vénus, puis celle de Mercure, afin de profiter de l’assistance gravitationnelle de ces deux astres, l’engin, d’une masse de 1800 kg, dont quelque 200 kg d’instruments scientifiques, rejoindra une orbite solaire elliptique, fortement inclinée, d’une période de 168 jours. Cette trajectoire lui permettra de s’approcher à moins de 42 millions de kilomètres de l’astre du jour, soit moins d’un tiers de la distance de la Terre au Soleil, à l’intérieur de l’orbite de Mercure.


Solar Orbiter doit rejoindre une orbite solaire elliptique, fortement inclinée, d’une période de 168 jour. Cette trajectoire lui permettra de s’approcher à moins de 42 millions de kilomètres de l’astre, à l’intérieur de l’orbite de Mercure. (© ESA)

 
Un pigment préhistorique ignifugé
À cette distance, au plus près de sa cible, Solar Orbiter, première sonde capable d’observer directement le Soleil, devra résister à des températures de 520 à 600 °C et à des radiations plus de dix fois supérieures à celles qui impactent la Terre. « Quand on est aussi proche du Soleil, on n’a pas de problème d’énergie, mais on a un problème de température » soulignait, peu avant le lancement, Kennedy Ian Walters, chef du projet chez Airbus, constructeur de l’engin.
Pour supporter ces conditions extrêmes et protéger les instruments embarqués, la sonde a été munie d’un bouclier en titane de 3,1 x 2,4 m, recouvert d’un pigment noir composé de phosphate de calcium, fabriqué à partir de poudre d’os carbonisée. Selon l’ESA, « Ce pigment est utilisé assez couramment comme adjuvant dans la production de certains alliages métalliques, mais aussi comme fertilisant, comme filtre pour les métaux lourds, ou encore pour purifier le sucre ». Preuve de sa résistance : les pigments préhistoriques, de même nature, de la grotte Chauvet, ont parfaitement résisté au temps, depuis 30’000 ans.
 

Pour supporter les températures proches de 600 °C, Solar Orbiter a été équipé d’un bouclier en titane de 3,1 x 2,4 m, recouvert d’un pigment noir composé de phosphate de calcium, fabriqué à partir de poudre d’os carbonisée. (© ESA)

 
La première observation des pôles solaires
La données enregistrées par la sonde doivent enrichir et compléter celles recueillies par la sonde américaine Parker Solar Probe qui tourne autour du Soleil depuis le mois d’août 2018. Le satellite sera à même d’observer pour la première fois les pôles du Soleil, dont l’environnement magnétique joue un rôle essentiel dans le cycle solaire de 11 ans, ainsi que dans les tempêtes solaires. Il réalisera des clichés de la couronne solaire dans le domaine UV, avec une résolution spatiale de 70 km/pixel, la meilleure jamais atteinte.
L’ESA précise encore que la sonde fera des mesures in situ dans le vent solaire, notamment, lors de son alignement entre le Soleil et la sonde Parker Solar Probe, afin de mieux comprendre les processus complexes qui animent la couronne, les vents et les tempêtes solaires, capables – pour ces dernières – de provoquer des pannes des réseaux électriques, de perturber le trafic aérien, de brouiller les télécommunications et de mettre en danger les astronautes lors de leurs sorties extravéhiculaires.


Le spectro-imageur à rayons X STIX, mis au point à la Haute école spécialisée du Nord-ouest de la Suisse (FHNW), fournira des images et des spectres des émissions de rayons X solaires thermiques ou non thermiques. (© FHNW)
 
 
La contribution suisse
Parmi les dix instruments emportés par l’observatoire solaire, figure le spectro-imageur à rayons X STIX, mis au point à la Haute école spécialisée du Nord-ouest de la Suisse (Fachhochschule Nordwestschweitz - FHNW), à Windisch (AG). Conçu par une équipe dirigée par l’astrophysicien Samuel Krucker et financé par l’ESA, ainsi que par le Swiss Space Office du Secrétariat d’État à la formation, à la recherche et à l’innovation (SEFRI), il fournira des images et des spectres des émissions de rayons X solaires thermiques ou non thermiques. L’Université de Berne, l’Institut Paul Scherrer, l’entreprise zurichoise KOEGL Space GmbH, ainsi que deux entreprises romandes, Almatech SA, à Lausanne et Niklaus SA, à Meyrin, ont contribué, parmi d’autres, à la réalisation de cet instrument.
La Suisse a également participé, mais dans une moindre mesure, à la réalisation de deux autres instruments emportés par Solar Orbiter : l’imageur ultraviolet extrême EUI (EUV Full-Sun and High-Resolution Imager), fourni par le Centre spatial de Liège, en Belgique, ainsi que le Spectro-imageur ultraviolet extrême SPICE (Extreme Ultraviolet Image), fourni par le Rutherford Appleton Laboratory (RAL) au Royaume-Uni.
Le voyage de Solar Orbiter vers le Soleil doit durer deux ans. Sa mission scientifique se poursuivre ensuite pour une durée de 5 à 9 ans. Cesar Garcia, chef du projet à l’ESA, espère cependant qu’au bout de dix ans, la sonde aura encore assez de carburant pour continuer son exploration, « si tout va bien ! »
 
Solar Orbiter
https://sci.esa.int/web/solar-orbiter
 
Samuel Krucker
Astrophysicien
Fachhochschule Nordwestschweitz – FHNW
samuel.krucker@fhnw.ch
Tél. 056 202 77 04


11 Décembre 2019  |  Espace

Mystérieux «gel lunaire» et succès chinois

Les médias officiels chinois se sont fait l’écho cet été d’une découverte qualifiée de «bizarre» sur la face cachée de la Lune. Ils ont rapporté qu’au cours de sa lente exploration, le petit rover lunaire Yutu-2 avait repéré au fond d’un modeste cratère, une matière «semblable à un gel», d’origine encore inconnue. Il pourrait peut-être s’agir d’une substance vitreuse produite par un impact météoritique.
20 Mars 2020  |  Espace

CHEOPS va scruter les exoplanètes

Après un report de 24 heures en raison d’une alarme technique au niveau de l’étage supérieur du lanceur Soyouz, le télescope spatial de conception suisse CHEOPS a quitté la Terre le matin du 18 décembre dernier, pour gagner son poste d’observation des exoplanètes à 700 km d’altitude. Une importante délégation helvétique était présente à Kourou, en Guyane française, pour assister au lancement. Il a fallu près de sept ans à l’Agence spatiale européenne (ESA) pour mettre sur pied cette mission, dont la durée prévue est de trois ans et demi au moins.

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