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Une illustration de la sonde Parker Solar Probe proche du Soleil.
© NASA/Johns Hopkins APL/Steve Gribben

astrophysique

Une sonde spatiale en route pour la fournaise solaire

Pour la première fois, une sonde spatiale va pénétrer dans l’enfer de la couronne solaire. Les scientifiques espèrent notamment comprendre pourquoi cette zone est des milliers de fois plus chaude que la surface de l’astre

Elle s’apprête à affronter la fournaise du Soleil. La sonde Parker Solar probe, qui doit être lancée à partir du 11 août à bord d’une fusée Delta IV Heavy depuis la base de Cap Canaveral, en Floride, est une véritable concrétisation du mythe d’Icare. Cette sonde spatiale de la NASA va s’approcher de notre étoile, si près qu’elle traversera la couronne, la partie supérieure de son atmosphère. Avec un objectif, mesurer pour la première fois, in situ, les caractéristiques de cette dernière.

Le départ de Parker Solar Probe est l’aboutissement d’un vieux rêve. «Nous avons étudié le Soleil pendant des décennies et nous allons enfin aller là où se passent les choses», s’enthousiasmait, le 20 août dernier, Alex Young, l’un des responsables du Centre Goddard de vol spatial de la NASA.

Les astronomes ont toujours désiré envoyer des instruments à l’intérieur de la couronne solaire. Mais, en raison des difficultés techniques liées à un tel projet, aucune des missions envisagées n’a jamais vu le jour. Seules exceptions ou presque: les sondes germano-américaines Helios 1 et Helios 2, ont, entre 1974 et 1986, réalisé des observations à partir d’orbites qui les faisaient passer, au-delà de Mercure, à 46,5 et 43,5 millions de kilomètres du Soleil (0,1 et 0,29 unité astronomique – 1 unité astronomique ou UA correspondant à une fois la distance Soleil-Terre).

Résister à des températures de 1400°C

Parker Solar Probe ira beaucoup plus près. Cet engin de 685 kg qui a coûté 1,5 milliard de dollars utilisera durant les sept années où il sera en activité l’attraction gravitationnelle de Vénus pour se positionner sur des orbites de plus en plus rapprochées de notre étoile. La 24e et dernière d’entre elles la verra survoler la surface du Soleil à une altitude de 6,2 millions de kilomètres seulement.

Des passages à si courte distance ne sont évidemment pas sans risque. Et de fait, la sonde subira par moments des températures de l’ordre de 1400°C. C’est pourquoi elle a dû être dotée d’un énorme bouclier de carbone composite, orienté en permanence en direction de l’astre. Ainsi protégées du rayonnement solaire, les quatre séries d’instruments dont elle est équipée devraient fournir une moisson inédite de renseignements sur la couronne solaire.

Une zone plus chaude encore que la surface du Soleil

Cette partie supérieure de l’atmosphère du Soleil, qui s’étend sur des millions de kilomètres au-delà de la chromosphère, fourmille de mystères sur lesquels les astronomes butent depuis des décennies. Tout d’abord sa température: pourquoi est-elle aussi élevée? Celle-ci atteint par endroits des valeurs de 2 à 3 millions de degrés, bien supérieures à celle de la surface (6000°C).

«Ce qui est paradoxal, puisque, en s’éloignant du Soleil, la chaleur devrait logiquement diminuer et non augmenter», explique Milan Maksimovic, directeur de recherche à l’Observatoire de Paris. Diverses explications, faisant appel à des mécanismes complexes de chauffage par les ondes électromagnétiques ou encore à des nano-éruptions survenant à la surface de l’étoile, ont été proposées. En mesurant les champs électromagnétiques à l’intérieur de la couronne et en précisant les caractéristiques du plasma d’électrons, de protons et d’hélium dont cette dernière est faite, l’équipe de Parker Solar Probe espère trancher entre ces multiples hypothèses.

L’énigme des vents solaires

Autre énigme, celle du vent solaire, ce flux d’électrons, de protons et d’hélium qui, émis en permanence par notre étoile, est à l’origine sur Terre de la formation des aurores boréales. «En le mesurant, les astronomes se sont aperçus qu’il présente deux régimes de vitesse différents dont l’un, de 600 à 800 km/s, est dit rapide et reste inexpliqué», indique Thierry Dudok de Witt, chercheur au Laboratoire de physique et chimie de l’environnement et de l’espace à Orléans. Très probablement, le phénomène responsable de ces bourrasques véloces est, lui aussi, à rechercher dans les propriétés des champs magnétiques de la couronne que Parker Solar Probe va étudier.

Enfin, outre qu’elle réalisera des images à l’aide d’une caméra, la mission s’intéressera aux particules de très hautes énergies produites par le Soleil. Accélérées dans la couronne jusqu’à des vitesses de l’ordre de celle de la lumière, celles-ci constituent un type de radiation solaire particulièrement dangereux pour les astronautes et l’électronique des satellites. Il s’agira de tenter de préciser son origine.

Une mission européenne parallèle en préparation

De quoi, avec un peu de chance, permettre aux astronomes de Parker Solar Probe d’approfondir considérablement leur connaissance du Soleil dans les sept années à venir. D’autant que, si tout se déroule comme prévu, ceux-ci devraient pouvoir compter à terme sur l’aide apportée par une autre mission pour mener à bien leur travail. Baptisé Solar Orbiter, ce satellite d’observation de l’Agence spatiale européenne (ESA), équipé de dix instruments, dont l’un est placé sous la responsabilité de la Suisse, pourrait être lancé en février 2020.

«Positionné sur une orbite elliptique qui le fera passer tous les 168 jours à 0,25 UA du Soleil, il fournira des images de notre étoile d’une résolution de 200 km qui viendront compléter les mesures, in situ, réalisées au même moment par Parker Solar Probe», explique Kader Amsif, responsable du Programme Soleil-Héliosphère-Magnétosphères au sein de l’agence spatiale française, impliquée dans les deux missions. Nul doute qu’en agissant de concert, les deux nefs réussiront à arracher au Soleil quelques-uns de ses secrets.

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