De la prière et du sacrifice au bain de soleil, les humains ont adoré le soleil depuis des temps immémoriaux. Et ce n'est pas étonnant. A environ 150m km, il est assez proche pour fournir la lumière, la chaleur et l'énergie pour soutenir toute la race humaine. Mais malgré le fait que notre étoile mère a été étudiée de manière approfondie avec des télescopes modernes - à la fois de la maison et dans l'espace - il y a beaucoup de choses que nous ne savons pas à son sujet.

C'est pourquoi la NASA a récemment annoncé son intention de lancer une sonde révolutionnaire, devrait décoller en 2018, qui le touchera littéralement. Initialement surnommée la mission Solar Probe Plus, le vaisseau spatial a maintenant été rebaptisé Parker Solar Probe. Il s'agit d'honorer le physicien Eugene Parker qui a effectué d'importants travaux sur le vent solaire - un flux de particules chargées du soleil.

Il y a eu de nombreuses missions pour enquêter sur le soleil. En 1976, le vaisseau spatial Helios 2 s'est approché à 43 millions de kilomètres de l'atmosphère du soleil. Mais la sonde Parker de 1,5 milliard de dollars se rendra à seulement 6 millions de kilomètres au-dessus de la surface solaire, soit neuf fois plus près que n'importe quel vaisseau spatial auparavant. Cela ouvrira une nouvelle ère de compréhension car, pour la première fois, des capteurs seront capables de détecter et d'analyser les phénomènes tels qu'ils se produisent dans le soleil.

Alors que l'altitude de croisière de la mission peut sembler une distance de sécurité à des millions de kilomètres, l'immense énergie du soleil bombardera sans relâche la charge utile de chaleur. Un carénage en composite carbone de 11,5 cm d'épaisseur, similaire à ce que les voitures de course de Formule 1 modernes utilisent dans leurs systèmes de freinage haute performance, protégera l'équipement sensible. Ce sera crucial car les températures monteront au-delà de 1, 400°C.

A ces températures extrêmes, les panneaux solaires qui alimentent le vaisseau spatial se rétracteront. Cette manœuvre permettra aux instruments et sources d'alimentation de rester proches de la température ambiante à l'ombre du bouclier en composite de carbone. Tout aussi bien, car le vaisseau spatial subira un rayonnement 475 fois plus intense que l'orbite terrestre.

Toute erreur dans les trajectoires prévues du vaisseau spatial pourrait entraîner l'enfoncement de la sonde plus profondément dans l'atmosphère du soleil, qui fait plusieurs millions de degrés de chaleur. Cela pourrait finalement détruire le vaisseau spatial.

Sciences solaires

Alors que pouvons-nous apprendre de cette mission risquée ? L'activité dynamique provoquée par les particules suralimentées et le rayonnement émis par le soleil – rencontrant la Terre lorsqu'elles traversent le système solaire interne – est appelée météo spatiale. Les conséquences de la météo spatiale peuvent être catastrophiques, y compris la perte des communications par satellite, des changements dans les orbites des engins spatiaux autour de la Terre et des surtensions dommageables dans les réseaux électriques mondiaux. Le plus important est le risque pour les astronautes exposés aux puissants rayonnements ionisants.

Le coût dévastateur de ces violentes tempêtes électromagnétiques a été estimé à 2 000 milliards de dollars, résultant en l'inscription officielle de la météo spatiale dans le registre national des risques du Royaume-Uni.

La nouvelle sonde solaire va révolutionner notre compréhension des conditions nécessaires dans l'atmosphère du soleil pour générer de graves épisodes de météo spatiale en effectuant des mesures directes des champs magnétiques, densités de plasma et températures atmosphériques pour la première fois. De la même manière qu'une bande élastique peut se casser suite à un étirement excessif, on pense que la torsion et le barattage continus des lignes de champ magnétique qui imprègnent l'atmosphère solaire peuvent donner lieu à une accélération des particules et à un bombardement de rayonnement. Une fois les champs magnétiques rompus, nous pouvons connaître des conditions météorologiques spatiales sévères.

Malheureusement, nous n'avons actuellement aucune méthode directe d'échantillonnage des champs magnétiques du soleil. Les scientifiques tentent de découvrir de nouvelles techniques qui permettront les rebondissements, forces et directions des champs puissants du soleil à déterminer, mais jusqu'à présent, ils ne peuvent pas fournir une compréhension suffisamment précise. C'est là que la sonde Parker ouvrira une nouvelle ère de compréhension, car il sera capable d'échantillonner les puissants champs magnétiques du soleil pendant son séjour.

Les observations 24 heures sur 24 et les mesures directes des conditions atmosphériques responsables de l'augmentation des niveaux de météo spatiale sont primordiales afin de fournir un avertissement crucial des menaces solaires imminentes. Une suite d'instruments à bord de la sonde, la suite CHAMPS, fournira des informations sans précédent. Les scientifiques peuvent ensuite intégrer cela dans des modèles informatiques intensifs, permettant finalement l'espace, aviation, les autorités de l'électricité et des télécommunications doivent être alertées lorsque des conditions météorologiques spatiales potentiellement dévastatrices sont imminentes.

Bien sûr, comprendre les origines de la météo spatiale a également des implications pour d'autres domaines importants de la recherche astrophysique. Il permettra aux agences spatiales de mieux protéger les astronautes lors des futures missions habitées vers Mars, où l'atmosphère martienne plus mince offre peu de protection au rayonnement solaire entrant.

Aussi, en étant capable de modéliser avec précision les effets du vent solaire en ruissellement, les futurs engins spatiaux pourront utiliser efficacement les voiles solaires pour les aider à aller plus loin dans les profondeurs du système solaire, ouvrant peut-être éventuellement la possibilité d'un voyage véritablement interstellaire.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.