Solar Dynamics Observatory - Définition

Introduction

SDO en orbite

Solar Dynamics Observatory (SDO) est un observatoire solaire développé par l'agence spatiale américaine, la NASA, dont le lancement a eu lieu le 11 février 2010. Sa mission qui s'inscrit dans le programme Living With a Star (« Vivre avec une étoile »), consiste à développer notre connaissance du Soleil, en particulier ses caractéristiques qui affectent la Terre et l'espace proche de celle-ci, et les changements de son activité. À cet effet l'observatoire étudie de petites zones de l'atmosphère solaire en l'analysant sur un grand nombre de longueurs d'ondes.

Objectifs de la mission SDO

SDO doit permettre de comprendre comment et pourquoi le champ magnétique du Soleil change. Il doit contribuer à répondre aux questions suivantes :

• Quel mécanisme est à l'origine du cycle solaire de 11 ans.
• Comment le flux magnétique des régions actives apparait, se concentre puis se disperse à la surface du Soleil.
• Comment les reconnexions du champ magnétique à petite échelle se traduisent par des modifications de la topologie du champ magnétique à grande échelle; dans quelle mesure contribuent-elles à réchauffer la couronne et à accélérer le vent solaire.
• Où surviennent les variations d'irradiance dans l'ultraviolet lointain et dans quelle mesure celles-ci sont liées aux cycles de l'activité magnétique.
• Quelles configurations du champ magnétique aboutissent aux éjections de masse coronale et éruptions solaires à l'origine des particules énergétiques et des radiations.
• Est-ce que la structure et la dynamique du vent solaire près de la Terre découlent de la configuration du champ magnétique et de la structure de l'atmosphère à proximité de la surface du Soleil.
• Dans quelles circonstances l'activité solaire s'accroit-elle et est-il possible d'effectuer des prévisions précises et fiables de la météorologie spatiale et du climat.

Conception du satellite

SDO est un satellite de 4,5 mètres de haut sur 2 mètres de largeur et de profondeur pesant 3,1 tonnes dont 270 kg pour la charge utile. Le satellite est placé sur une orbite géosynchrone inclinée ce qui permet à la fois un transfert à haut débit pratiquement continu des données collectées vers une station terrestre unique et une observation du soleil presque continue, interrompue seulement par des éclipses périodiques durant 2 à 3 semaines lors du passage aux équinoxes. Le satellite est stabilisé sur 3 axes avec ses instruments pointés en permanence vers le Soleil.

Lancement

Le satellite a été lancé le 11 février 2010 par une fusée Atlas V depuis la base de Cape Canaveral en Floride. Le lanceur doit injecter l'observatoire solaire sur une orbite de transfert géosynchrone. Le satellite est pourvu d'un moteur-fusée utilisant des ergols hypergoliques qui permettra de circulariser l'orbite une fois l'apogée atteint. Ce propulseur est aussi utilisé pour corriger l'orbite au cours de la mission. Celle-ci doit durer 5 ans.

Résultats

Les premières images ont permis d'obtenir des détails intéressants de l'activité solaire. L'étude des différences de températures à la surface du soleil est étudiée en utilisant le rayonnement dans l'ultraviolet.

Soleil photographié dans l'ultraviolet

Instruments

Les instruments scientifiques embarqués à bord du satellite permettent de :

• mesurer à une fréquence élevée l'irradiance du spectre du Soleil dans l'ultraviolet lointain
• mesurer l'effet Doppler dû aux variations de vitesse sur l'ensemble du disque visible
• effectuer des mesures à haute résolution du champ magnétique sur l'ensemble du disque
• réaliser des photos à fréquence élevée de la chromosphère et de la couronne interne à différentes températures
• effectuer ces mesures durant une fraction significative du cycle solaire pour disposer de données sur les variations qui affectent le Soleil à différents moments de son cycle.

Ces instruments sont :

Helioseismic and Magnetic Imager (HMI)

HMI est un instrument aux capacités améliorées par rapport à celui embarqué sur SoHO/MIDI.

Atmospheric Imaging Assembly (AIA)

AIA permet de prendre des photos de l'atmosphère solaire sur 10 longueurs d'ondes toutes les 10 secondes. Ces mesures permettent d'établir la relation entre les modifications à la surface du Soleil et en profondeur.

Extreme Ultraviolet Variablity Experiment (EVE)

EVE mesure l'irradiance dans l'ultraviolet lointain avec une précision et à une fréquence inédites. Les données obtenues doivent permettre de comprendre les variations dans le temps de l'activité solaire.

La résolution du capteur est grandement améliorée par rapport aux missions précédentes d'études du Soleil SOHO et STEREO. Le capteur utilisé par les instruments AIA et EVE permet de prendre des images d'une résolution native de 4096x4096.