Solar Orbiter: de plus en plus près du Soleil !

Publié par Adrien le 11/04/2021 à 09:00
Source: CNRS INSU
Lancée il y a un peu plus d'un an (le 10 février 2020), la sonde Solar Orbiter a pour objectif d'améliorer notre connaissance du Soleil. Pour ce faire, elle doit s'approcher le plus possible du Soleil, tout en restant fonctionnelle !

Actuellement, Solar Orbiter (Solar Orbiter est un satellite artificiel d'observation du Soleil développé, en 2010, par...) est en phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et...) de croisière. Certains instruments embarqués ne sont pas encore opérationnels à temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) plein. Malgré cela, nous avons d'ores (ORES, l'Opérateur des Réseaux Gaz & Électricité est le l'opérateur des...) et déjà quelques jolis résultats pour ensoleiller les journées de nos scientifiques !

Aujourd'hui, nous faisons le point (Graphie) sur trois instruments dits de télédétection (La télédétection désigne, dans son acception la plus large, la mesure ou l'acquisition...) dont l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) d'Astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche...) Spatiale a participé au développement: SPICE (spectromètre UV), EUI (ensemble de télescopes) et PHI (Filtregraphe-polarimètre). Nous ferons le point le mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps...) prochain sur deux autres instruments dits in situ RPW et SWA développés par quatre autres laboratoires français.


Solar Orbiter

Solar Orbiter

Comment le champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux...) émerge-t-il de l'intérieur du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile...) et quel est son impact sur l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) solaire ? Quels sont les mécanismes impliqués dans la formation de la couronne et du vent solaire (Le vent solaire est un flux de plasma constitué essentiellement d'ions et d'électrons qui sont...) ? Quels sont les processus physiques expliquant l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) éruptive du soleil ?

"Le premier objectif de Solar Orbiter est de mieux comprendre la connexion entre l'activité du Soleil (à court terme par ex. les éruptions et à long terme par ex. les cycles solaires) et le milieu interplanétaire" explique Miho Janvier de l'IAS.

"La mission est aussi destinée à observer et caractériser les régions polaires et la couronne du Soleil depuis les hautes latitudes. Ces deux objectifs sont des premières: aucune autre mission solaire n'ayant pu le faire auparavant" complète Thierry Appourchaux de l'IAS.

En savoir plus sur la mission

Lire notre article: "Solar Orbiter: Sur les 10 instruments embarqués par la sonde (Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des...), 6 sont issus des laboratoires du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...)"

Des nouvelles du satellite

Solar Orbiter terminera la phase de croisière pour entrer en décembre 2021 dans la phase nominale, celle dédiée à la science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire...). La sonde sera alors à un quart de la distance entre le Soleil et la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...) !

Pendant la phase de croisière, les instruments EUI, PHI et SPICE sont allumés régulièrement pour tester leur comportement dans différentes conditions d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) (passage du chaud au froid (Le froid est la sensation contraire du chaud, associé aux températures basses.) tous les trois mois,...).

Le rôle des instruments dont l'IAS est responsable

"SPICE est un spectromètre UV qui permet d'étudier les caractéristiques de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) émise par les différentes structures de la couronne solaire (La couronne solaire est la partie de l'atmosphère du Soleil située au-delà de la chromosphère...) (température, densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la...),...)" explique Eric Buchlin de l'IAS.
"Il a été conçu entre autres pour mesurer la composition chimique du plasma solaire près de la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) du Soleil, afin de pouvoir comparer cette composition avec ce qui est mesuré in situ par des instruments comme SWA" ajoute Frédéric Auchère de l'IAS.

EUI est un ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) de télescopes qui observent le Soleil dans l'UV: le "canal à grand champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:)" permet de surveiller en permanence l'activité du Soleil et de voir le contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le...) de ce que les autres instruments vont observer plus en détails. Les "deux canaux à haute résolution" permettent de comprendre les processus physiques fondamentaux qui sont à l'origine de l'accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique,...) du vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface...) solaire.

Le Filtregraphe (FG) de PHI, permet, à partir d'une raie spectrale (Une raie spectrale est une ligne sombre ou lumineuse dans un spectre électromagnétique autrement...), de mesurer des décalages Doppler à partir desquels seront obtenues des vitesses de structures solaires supérieures à 30 m/s. Grâce à un polarimètre, le FG mesurera également le champ magnétique solaire.

Paré pour les environnements extrêmes !

La sonde est confrontée à trois difficultés majeures:

- La chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent :...): se rapprochant du Soleil, elle a besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est...) d'être protégée par un bouclier thermique (Un bouclier thermique, dans le domaine de l'astronautique, est un dispositif destiné à protéger...). "On doit se cacher derrière le bouclier mais aussi observer le Soleil à travers ce dernier ! Pour y arriver, il a fallu faire des petits trous" raconte Eric Buchlin. "Le problème des instruments optiques est qu'il faut regarder le Soleil en face. La face avant des instruments d'observation peut monter jusqu'à 400°C alors que l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...) à l'arrière du bouclier fait -150°C " ajoute Frédéric Auchère.

- La télémétrie: étant loin de la Terre, il faut pouvoir la télécommander d'une part, et recevoir des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) (images et spectres) d'autre part. Il n'est pas possible de prendre autant d'images du Soleil que les missions solaires proches de la Terre qui, quant à elles, peuvent transmettre des données avec moins de contraintes. Miho Janvier nous explique comment résoudre ce dilemme: "On prévoit une planification "raffinée" des observations et des zones du Soleil que l'on veut regarder". Mais on sélectionne aussi les résultats qui vont être envoyés ! "La plupart des instruments ont à bord des technologies de pré-traitement des données: PHI fait des calculs à bord et ne transmet à la Terre que les résultats de ces calculs (voir figure 1). EUI possède des algorithmes de détection automatique d'événements qui permettent de sélectionner des observations intéressantes" ajoute Frédéric Auchère.


Vitesses radiales mesurées par PHI grâce au FG de l'IAS. L'axe de rotation du Soleil est incliné de 45 degrés sur le détecteur. On voit la rotation du Soleil ainsi que la supergranulation. Les échelles de vitesse (On distingue :) sont en km/s (à droite).
© T.Appourchaux / PHI Team, 2020

- L'orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps...) de Solar Orbiter est assez particulière: on souhaite en effet se rapprocher du Soleil et sortir du plan de l'écliptique (L'écliptique est le grand cercle sur la sphère céleste représentant la trajectoire annuelle du...). Pour ce faire, on utilise l'attraction (gravitationnelle) de la Terre et de Vénus pour modifier la trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et...) de Solar Orbiter. C'est Yves Langevin, ancien directeur de l'IAS qui a calculé ces trajectoires. Le changement de trajectoire de Solar Orbiter va permettre de se rapprocher et de mieux observer les pôles du Soleil. "C'est la première fois que l'on va imager les pôles du Soleil. En particulier, on pourra mieux analyser le champ magnétique dans ces régions" se réjouit Miho Janvier.

Des observations nouvelles ?

Pour l'instant (L'instant désigne le plus petit élément constitutif du temps. L'instant n'est pas...), nous ne disposons que des données de mise en service, prises lorsque les équipes apprenaient encore le comportement de leurs instruments dans l'espace.

Néanmoins "des observations faites en juillet 2020 par l'instrument EUI ont permis de voir d'autres structures brillantes jamais observées auparavant sur la surface du Soleil, que nous avons baptisées feux de camp" s'émerveille Miho Janvier.

Depuis de très nombreuses années, les astrophysiciens se posent une question: comment expliquer que la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) soit à la surface du Soleil 5500°C alors que celle de la couronne solaire est de plusieurs millions de degrés et quel est le processus de ce chauffage (Le chauffage est l'action de transmettre de l'énergie thermique à un objet, un...) ?

"Un des modèles actuels se base sur la présence de nano-éruptions sur le Soleil. Ces nano-éruptions étant minuscules et libérant chacune très peu d'énergie, si on suppose qu'il y en a partout sur le Soleil, ça suffirait pour chauffer la couronne. Est-ce que les feux de camp observés en juillet 2020 pourraient être une autre solution au chauffage de la couronne ?" s'interroge Frédéric Auchère.


Image à haute résolution de la couronne du Soleil obtenue par EUI/Solar Orbiter le 30 mai 2020 à la longueur d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation...) de 17.4 nm. Structures très fines de l'atmosphère solaire jamais observées auparavant.
© Solar Orbiter/EUI Team/ ESA & NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de...); CSL, IAS, MPS, PMOD/WRC, ROB, UCL/MSSL, LCF

Propos recueillis par Martine Chane-Yook
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