L'ESA planifie le premier observatoire spatial dédié à la météorologie de la Terre pour avertir des turbulences potentiellement nocives dans notre étoile mère. Comme un arbitre à un match de sport, le vaisseau spatial Lagrange pourra observer à la fois le soleil et la Terre ainsi que l'espace entre les deux, mais sera lui-même dans la ligne de mire de la météo spatiale.

"Ce sera une mission opérationnelle plutôt qu'une mission scientifique, ce qui signifie qu'il doit continuer à fonctionner parce que les gens en dépendront, " explique Piers Jiggens, spécialiste de l'environnement spatial de l'ESA.

"Sur Terre, il ne serait pas acceptable d'avoir une infrastructure de prévisions météorologiques qui cesse de fonctionner lorsqu'un ouragan arrive, parce que la couverture serait perdue au moment où un événement météorologique extrême aurait le plus d'impact sur nos vies.

"Dans l'espace, ce sera la même chose - nous avons donc, à la section Environnement et effets spatiaux de l'ESA, travaillé en étroite collaboration avec le Bureau de la météorologie spatiale de l'Agence, superviser la mission Lagrange, pour plusieurs années. Notre objectif est une conception optimisée qui résiste aux tempêtes de rayonnement associées aux événements météorologiques spatiaux de manière efficace mais efficace. »

Soleil faisant la météo de l'espace

De la même manière que la chaleur du soleil entraîne la météo sur Terre, l'activité solaire est responsable des perturbations de notre environnement spatial, appelé « météo spatiale ». En plus d'émettre un flux continu de particules chargées, connu sous le nom de vent solaire, le soleil produit parfois des éruptions appelées « éjections de masse coronale » (CME) – expulsant des milliards de tonnes de matériaux liés à des champs magnétiques, souvent dans des volumes plus grands que la Terre elle-même.

Si ces nuages ​​de particules atteignent notre planète natale, ils peuvent perturber le champ magnétique terrestre et la haute atmosphère, perturber les satellites en orbite, et les infrastructures électriques et de communication, causant potentiellement des milliards d'euros de dégâts.

L'observateur solaire de pointe d'aujourd'hui, la sonde ESA-NASA SOHO est située à 1,5 million de km au point de Lagrange L1, sur une ligne droite entre la Terre et le soleil, donc regarde de front les CME entrants.

Vue latérale

Par contre, la mission Lagrange sera placée beaucoup plus loin de la Terre, cent fois plus loin que SOHO à 150 millions de km, au troisième point d'un triangle équilatéral formé avec la Terre et le soleil.

Lagrange tire son titre des emplacements gravitationnellement stables dans le système Soleil-Terre, l'un d'eux autour duquel il orbitera – le cinquième point de Lagrange Terre-Soleil (L5). Ceux-ci ont été collectivement nommés d'après le mathématicien italien qui a le premier théorisé l'existence de ces points stables dans l'espace.

Assis à ce point équidistant de la Terre et du soleil, Lagrange sera capable d'identifier les segments orageux de la surface du soleil avant qu'ils ne tournent pour faire face à la Terre, puis suivez les nuages ​​CME alors qu'ils se dirigent vers nous.

"Ce n'est pas parce que le vaisseau spatial n'est pas aligné avec la Terre et le soleil qu'il ne sera pas affecté par les événements météorologiques spatiaux qu'il surveillera, " ajoute Piers. " C'est parce que le champ magnétique solaire, que suivent les particules de haute énergie, est courbé à cause de la rotation du soleil, un phénomène connu sous le nom de « spirale de Parker ».

"Ce que cela signifie, c'est que les particules chargées les plus rapides d'un événement CME atteindront Lagrange en quelques minutes après une éruption, causant potentiellement des effets néfastes au vaisseau spatial juste au point où il est le plus nécessaire pour résoudre la direction et la vitesse du matériau dirigé vers la Terre, travailler sur une échelle de temps d'heures.

"Souvent, vous pouvez voir certains de ces effets sur les images SOHO de CME - ce qui ressemble à de la neige sont en fait des particules chargées déclenchant les détecteurs de l'imageur. De plus, les radiations peuvent provoquer des « basculements de bits » de la mémoire embarquée."

Protéger le vaisseau spatial

Comme c'est déjà la norme, le vaisseau spatial lui-même sera construit à partir de composants électroniques soigneusement protégés contre les radiations. Ses systèmes embarqués seront équipés de systèmes de « détection et correction de défauts » pour identifier et corriger les retournements de bits ou autres anomalies. Pour la mission Lagrange, L'ESA et ses partenaires industriels étudient comment rendre ces systèmes encore plus robustes.

"Pour la mission L5, le vaisseau spatial doit être plus intelligent que les autres, et devra avoir une détection de panne intelligente, stratégie d'isolement et de rétablissement, " note Stefan Kraft, superviser la mission.

"Quand d'autres missions se cachent et passent en mode veille, nous devrons faire face à la tempête et rester éveillés pour rester toujours en service."

Côté imagerie, les particules altèrent la vision de l'instrumentation très sensible de la mission. Les systèmes embarqués automatisés appliqueront l'intelligence artificielle pour identifier et supprimer les faux pixels image par image.

La réduction du temps d'exposition de l'image est une autre solution à l'étude pour diminuer le nombre de « coups » de rayonnement. De plus, un blindage supplémentaire en aluminium pourrait être ajouté autour des détecteurs, pour empêcher les particules chargées de les heurter latéralement.

Comme l'explique Juha-Pekka Luntama du Space Weather Office de l'ESA :« Les mesures de Lagrange doivent être claires en temps réel afin qu'elles puissent être intégrées aux modèles de météo spatiale et permettre aux prévisionnistes de prédire les impacts possibles. »

La mission Lagrange se développe actuellement à travers des études industrielles parallèles, à présenter aux ministres européens de l'espace à Space19+ à la fin de cette année. Si approuvé, il sera lancé d'ici 2025.

La National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) des États-Unis prévoit un observatoire solaire à L1 avec un lancement prévu en 2024. Cette mission fournirait des données complétant les observations de L5. Les deux missions formeraient ensemble un système d'observation combiné, offrant des vues stéréoscopiques des événements météorologiques spatiaux au fur et à mesure qu'ils se produisent.