Un Icare high-tech à la conquête du Soleil

ScienceLe satellite Solar Orbiter de l'ESA va étudier notre étoile sous toutes les coutures.

Le bouclier thermique créera une ombre derrière laquelle seront cachés les instruments de mesure. Des petites fenêtres qui s’ouvriront par intermittence leur permettront d’étudier le Soleil.

Le bouclier thermique créera une ombre derrière laquelle seront cachés les instruments de mesure. Des petites fenêtres qui s’ouvriront par intermittence leur permettront d’étudier le Soleil. Image: ESA/ATG MEDIALAB

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Il fait la taille et le poids des célèbres taxis londoniens et s’apprête à affronter des conditions infernales. Son but: tenter d’arracher au Soleil ses secrets les mieux gardés.

Vendredi matin, dans les vastes locaux du centre d’essai spatial d’IABG, à Ottobrunn, dans la banlieue de Munich, les responsables de l’Agence spatiale européenne (ESA) et les scientifiques présents ne cachaient pas leur enthousiasme, voire leur excitation. «Le bébé», comme le surnomme affectueusement Günther Hasinger, directeur de la science de l’ESA, a réussi tous les tests auxquels il a été soumis. Il est prêt pour le grand voyage. Fin octobre, «le bébé», en fait un satellite d’observation à 1,5 milliard d’euros baptisé Solar Orbiter, sera expédié par avion sur la base de lancement américaine de cap Canaveral. De là, le 6 février prochain, il partira pour une longue odyssée de près de dix ans, à plus de 110 millions de kilomètres de la Terre.

À destination, Solar Orbiter ne sera qu’à 42 millions de kilomètres du Soleil, là où aucun télescope n’est jamais allé. De quoi prendre des photos haute résolution inédites et réaliser des mesures du Soleil sans précédent, de ses pôles notamment.

Le bouclier thermique créera une ombre derrière laquelle seront cachés les instruments de mesure. Des petites fenêtres qui s’ouvriront par intermittence leur permettront d’étudier le Soleil. @ESA – S. CORVAJA

À la fois présentation à la presse et dernière opportunité de réunir les acteurs des quatre coins du Vieux-Continent qui ont travaillé sur le dispositif, l’événement bavarois était surtout l’occasion de détailler les grandes ambitions de ce mégaprojet. «Nous voulons comprendre comment le Soleil crée et contrôle l’héliosphère et percer les secrets de l’activité solaire, qui connaît des cycles de onze ans mais qu’on ne comprend pas», indique César García, responsable du projet Solar Orbiter à l’ESA.

Nombreuses inconnues

L’héliosphère, c’est cette énorme bulle dans l’espace que crée le vent solaire et qui sera lui aussi analysé. «Le vent solaire est le puissant flux de particules qu’expédie notre étoile depuis sa couronne (ndlr: ce halo lumineux qui se détache du disque lunaire noir en cas d’éclipse). Lorsqu’il atteint la Terre, il crée les aurores boréales», rappelle Milan Maksimovic, directeur de recherche à l’Observatoire de Paris et responsable de l’un des instruments embarqués: celui qui mesurera les ondes électriques et magnétiques de notre astre.

Avec lui, ce sont neuf autres dispositifs de mesure, caméras, capteurs, télescopes et antennes, qui ont été sélectionnés pour analyser le Soleil, son champ magnétique, ses éruptions et son atmosphère sous toutes ses coutures avec un degré de précision jamais atteint.

Certains décortiqueront les caractéristiques du plasma solaire que traversera Solar Orbiter, d’autres étudieront la surface, l’atmosphère et la photosphère du Soleil. Dans le lot figure un projet suisse, développé à la Haute École spécialisée du nord-ouest de la Suisse (FHNW) sous la direction de Samuel Krucker, ancien de la NASA. Le STIX, son petit nom, est un télescope à rayons X. Il sera chargé d’étudier les éruptions solaires à la loupe et d’y détecter les zones les plus chaudes, résume le scientifique.

Autre grand mystère qu’on rêve de lever: pourquoi la couronne solaire, qui fait plus d’un million de degrés, est-elle plus chaude que la surface du soleil, qui ne fait «que» 6000 °C?

Ces températures à peine concevables en attestent, la mission de Solar Orbiter est loin d’une sinécure. A fortiori lorsque l’on sait que certains instruments seront soumis à des températures de près de 600 °C quand les autres, à l’ombre, affronteront – 180 °C. Pour faire face, il a parfois fallu inventer des technologies, même si certaines solutions viennent du fond des âges ( lire l’encadré).

Derrière le Soleil, l’Univers

L’ambitieux projet fait la part belle à la recherche fondamentale, mais le tout répond aussi à des objectifs concrets. Car comprendre les caprices du Soleil permettrait de mieux les anticiper. «Nous pourrions alors protéger nos satellites avant une éruption solaire ou, par exemple, ne pas prévoir de sortie d’astronautes de la Station spatiale internationale», espère Daniel Müller, scientifique du projet Solar Orbiter à l’ESA.

«À plus long terme, il s’agira de protéger les gens que nous enverrons sur la Lune ou sur Mars. La seule façon de pouvoir s’appuyer sur des prévisions météo spatiales fiables, c’est de comprendre la physique fondamentale qu’il y a derrière», renchérit Holly Gilbert, scientifique adjointe du projet Solar Orbiter à la NASA; l’agence américaine participant activement à la mission. Avec un intérêt certain: la sonde américaine Parker Solar Probe, partie l’an dernier, va se rapprocher encore plus du Soleil que Solar Orbiter. Mais elle est aveugle, aucun télescope n’est à son bord. Les deux satellites vont donc conjuguer leurs données et leurs mesures pour offrir à la communauté scientifique une photo du Soleil des plus complètes.

Partant, le Soleil étant une étoile somme toute banale, c’est une meilleure compréhension de ce qui existe ailleurs dans l’espace dont rêvent les chercheurs. «Comprendre le comment et le pourquoi de tout l’Univers», résume, un brin lyrique, Eckard Settelmeyer, directeur Observation de la Terre, navigation et sciences pour Astrium chez Airbus, qui a construit le satellite.


«Grâce à l’ESA, la Suisse joue en Lig ue des champions du spatial»

U La Suisse n’ayant pas d’agence nationale, c’est grâce à sa participation à l’Agence spatiale européenne (ESA) qu’elle peut se targuer d’être une nation active dans l’espace. Chaque année, notre pays verse quelque 180 millions de francs à l’ESA pour être associée à des dizaines de programmes de recherche et développement: des satellites météo, des recherches scientifiques, des lanceurs… Le point avec Renato Krpoun, chef de la division Affaires spatiales de la Confédération.

Quel est l’avantage pour la Suisse d’être partie prenante des missions de l’ESA?

C’est avant tout l’opportunité de participer à des missions de pointe. Grâce à l’ESA, la Suisse joue en Ligue des champions du spatial. Les Universités de Berne et de Genève, par exemple, ont développé des instruments très pointus pour des opérations remarquées, comme l’étude de la comète Tchourioumov-Guérassimenko, la mission d’exploration de la planète Mercure BepiColombo, ou encore Gaia, qui étudie le mouvement des étoiles. Sans oublier le prochain lancement de CHEOPS, une mission conjointe de l’ESA et de la Suisse, dirigée par l’Université de Berne. L’autre grand avantage, cest le retour industriel induit qui figure dans la convention avec l’ESA. L’industrie suisse décroche de nombreux contrats, ce qui permet à nos entreprises de développer des instruments de pointe, des emplois et des compétences. Dans le cas de Solar Orbiter, beaucoup d’entreprises suisses ont travaillé sur le satellite.

Le grand public en a-t-il conscience?

Oui, en partie, grâce à des ambassadeurs tels que Claude Nicollier. Mais une large partie de ce que la Suisse apporte au domaine spatial reste méconnue. Il est difficile de communiquer sur tout ce que l’on fait, des missions partent tous les quelques mois. Et la Suisse y est souvent associée, grâce à des contributions ultrasophistiquées, à l’image d’un sismographe envoyé sur Mars et en partie conçu à l’EPFZ. La Suisse spatiale jouit d’une très belle renommée. Enfin, il ne faut pas oublier que le directeur des sciences à la NASA, Thomas Zurbuchen, et le directeur des lanceurs, Daniel Neuenschwander, à l’ESA, sont Suisses.

Les chercheurs suisses sont inquiets quant à l’accord-cadre avec l’UE, qui pourrait les exclure de programmes de recherche. Partagez-vous cette peur?

L’ESA est une agence intergouvernementale au fonctionnement indépendant. L’accord-cadre avec Bruxelles ne la concerne pas. D’ailleurs, le Royaume-Uni, malgré le Brexit, restera un partenaire fort, un pilier de l’ESA. E.BZ

Créé: 19.10.2019, 10h02

En chiffres

1800
En kilos, le poids du satellite de 2,5 x 3 m. Avec les panneaux solaires dépliés, l’envergure est de 18 m.

10
instruments ont été sélectionnés par l’ESA pour la mission. Quatre prendront des mesures in situ, les dix autres, dont un suisse, seront chargés d’observer le Soleil à distance.

2
En années, le temps du long voyage vers le Soleil, qui passera par les orbites de la Terre et de Vénus. Solar Orbiter tournera ensuite autour du Soleil en 168 jours. La mission durera entre 8 et 10 ans.

2
En millions de degrés, la température que peut atteindre la couronne solaire quand la surface de notre étoile ne dépasse pas 6000 degrés. Solar Orbiter tentera de comprendre de telles différences.

600
En degrés, c’est la température maximale à laquelle sera soumis Solar Orbiter dans l’espace, –180 °C pour la plus basse.

17
Le nombre de pays européens impliqués dans la réalisation du satellite. À noter que les États-Unis, qui géreront le lancement, sont aussi partenaires du projet.

Un pigment préhistorique pour affronter la fournaise

Les hommes préhistoriques qui ont dessiné des rhinocéros, des ours et des panthères sur les murs de la grotte Chauvet, en Auvergne, il y a 36 000 ans, feront eux aussi partie de la mission Solar Orbiter. C’est en effet le pigment dont ils se sont servis pour leurs peintures rupestres, un noir de jais fabriqué à partir de charbon d’os d’animaux carbonisés, qu’ont choisi les équipes de la société irlandaise Enbio pour protéger le satellite. Baptisée «Solar Black», cette peinture héritée du fond des âges va donc être associée à une technologie dernier cri pour affronter la fournaise solaire, ses près de 600 degrés et son bombardement de photons. Dans le détail, le composé sera appliqué sur la couche externe du bouclier thermique, armure rectangulaire de 3,1 m sur 2,4 m développée par Thales Alenia Space et conçue pour évacuer la chaleur sur les côtés. Le bouclier consiste en un mille-feuille de fines couches de titane. La première, que le Soleil frappera de plein fouet, sera la plus chaude. La température baissera ensuite au fil des feuilles, la dernière couche du mille-feuille, la plus proche de la sonde, ne dépassera pas 95 °C. Pour que les instruments de mesure, télescopes en tête, puissent viser le Soleil, de petites fenêtres sont prévues. Quant au pigment préhistorique, sélectionné pour sa résistance, il devra remplir un cahier des charges des plus exigeants. Première contrainte: la peinture, exposée aux radiations, doit impérativement rester stable, un écart dans la façon dont elle renvoie ou absorbe les rayons solaires pouvant endommager l’électronique embarquée. Deuxième défi: la peinture ne doit produire aucune vapeur afin de ne pas fausser les mesures de Solar Orbiter. Enfin, sous le feu des particules chargées du vent solaire, le bouclier doit rester statiquement neutre sous peine de provoquer un court-circuit. E.BZ

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