Alors que nous développons des outils de plus en plus puissants pour regarder au-delà de notre système solaire, nous en apprenons davantage sur la mer apparemment sans fin d'étoiles lointaines et leurs curieuses moulages de planètes en orbite. Mais il n'y a qu'une seule étoile vers laquelle nous pouvons voyager directement et observer de près, et c'est la nôtre :le Soleil.

Deux missions à venir nous amèneront bientôt plus près du Soleil que jamais auparavant, offrant notre meilleure chance à ce jour de découvrir les complexités de l'activité solaire dans notre propre système solaire et de faire la lumière sur la nature même de l'espace et des étoiles à travers l'univers.

Ensemble, La sonde solaire Parker de la NASA et l'orbiteur solaire de l'ESA (Agence spatiale européenne) pourraient résoudre des questions vieilles de plusieurs décennies sur le fonctionnement interne de notre étoile la plus proche. Leur complète, l'étude approfondie du Soleil a des implications importantes sur notre façon de vivre et d'explorer :l'énergie du Soleil alimente la vie sur Terre, mais cela déclenche également des événements météorologiques spatiaux qui peuvent présenter un danger pour la technologie dont nous dépendons de plus en plus. Une telle météo spatiale peut perturber les communications radio, affecter les satellites et les vols habités, et, au pire, interférer avec les réseaux électriques. Une meilleure compréhension des processus fondamentaux au Soleil à l'origine de ces événements pourrait améliorer les prévisions quant au moment où ils se produiront et comment leurs effets pourraient être ressentis sur Terre.

"Notre objectif est de comprendre comment fonctionne le Soleil et comment il affecte l'environnement spatial au point de la prévisibilité, " a déclaré Chris St. Cyr, Scientifique du projet Solar Orbiter au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. "C'est vraiment une science axée sur la curiosité."

Le lancement de Parker Solar Probe est prévu pour l'été 2018, et Solar Orbiter devrait suivre en 2020. Ces missions ont été développées indépendamment, mais leurs objectifs scientifiques coordonnés ne sont pas une coïncidence :Parker Solar Probe et Solar Orbiter sont des coéquipiers naturels.

Étudier la couronne solaire

Les deux missions examineront de plus près l'atmosphère extérieure dynamique du Soleil, appelé la couronne. Depuis la terre, la couronne n'est visible que pendant les éclipses totales de soleil, quand la Lune bloque la lumière la plus intense du Soleil et révèle le voile de l'atmosphère extérieure, structure blanc nacré. Mais la couronne n'est pas aussi délicate qu'elle en a l'air lors d'une éclipse solaire totale - une grande partie du comportement de la couronne est imprévisible et mal comprise.

Les gaz chargés de la couronne sont régis par un ensemble de lois physiques qui sont rarement impliquées dans notre expérience normale sur Terre. Démêler les détails de ce qui fait danser et tordre les particules chargées et les champs magnétiques comme ils le font peut nous aider à comprendre deux mystères remarquables :qu'est-ce qui rend la couronne tellement plus chaude que la surface solaire, et ce qui motive l'effusion constante de matière solaire, le vent solaire, à des vitesses aussi élevées.

Nous pouvons voir cette couronne de loin, et même mesurer à quoi ressemble le vent solaire lorsqu'il passe près de la Terre, mais c'est comme mesurer une rivière calme à des kilomètres en aval d'une cascade et essayer de comprendre la source du courant. Ce n'est que récemment que nous avons eu la technologie capable de résister à la chaleur et au rayonnement près du Soleil, donc pour la première fois, nous allons près de la source.

"Parker Solar Probe et Solar Orbiter utilisent différents types de technologies, mais—en tant que missions—elles seront complémentaires, " a déclaré Eric Christian, chercheur sur la mission Parker Solar Probe à la NASA Goddard. "Ils prendront des photos de la couronne solaire en même temps, et ils verront certaines des mêmes structures :ce qui se passe aux pôles du Soleil et à quoi ressemblent ces mêmes structures à l'équateur. »

Parker Solar Probe traversera un territoire entièrement nouveau au fur et à mesure qu'il se rapprochera du Soleil que n'importe quel vaisseau spatial auparavant, à 3,8 millions de miles de la surface solaire. Si la Terre était réduite pour s'asseoir à une extrémité d'un terrain de football, et le Soleil de l'autre, la mission atteindrait la ligne des quatre mètres. L'actuel détenteur du record, Hélios B, une mission solaire de la fin des années 1970, n'a atteint que la ligne des 29 verges.

De ce point de vue, Les quatre suites d'instruments scientifiques de Parker Solar Probe sont conçues pour imager le vent solaire et étudier les champs magnétiques, plasma et particules énergétiques—clarifiant la véritable anatomie de l'atmosphère extérieure du Soleil. Cette information permettra de faire la lumière sur le soi-disant problème de chauffage coronal. Cela fait référence à la réalité contre-intuitive qui, tandis que les températures dans la couronne peuvent atteindre quelques millions de degrés Fahrenheit, la surface solaire sous-jacente, la photosphère, tourne autour de seulement 10, 000 degrés. Pour apprécier pleinement la bizarrerie de cette différence de température, imaginez s'éloigner d'un feu de camp et sentir l'air autour de vous devenir beaucoup, beaucoup plus chaud.

Solar Orbiter s'approchera à moins de 26 millions de kilomètres du Soleil, ce qui le placerait dans la ligne des 27 mètres sur ce terrain de football métaphorique. Ce sera sur une orbite très inclinée qui pourra fournir nos toutes premières images directes des pôles du Soleil, des parties du Soleil que nous ne comprenons pas encore bien, et qui peut détenir la clé pour comprendre ce qui motive l'activité et les éruptions constantes de notre étoile.

Parker Solar Probe et Solar Orbiter étudieront l'influence la plus omniprésente du Soleil sur le système solaire :le vent solaire. Le Soleil exhale en permanence un flux de gaz magnétisé qui remplit le système solaire interne, appelé vent solaire. Ce vent solaire interagit avec les champs magnétiques, ambiances, ou même des surfaces de mondes dans tout le système solaire. Sur Terre, cette interaction peut déclencher des aurores et parfois perturber les systèmes de communication et les réseaux électriques.

Les données des missions précédentes ont conduit les scientifiques à croire que la couronne contribue aux processus qui accélèrent les particules, entraînant les vitesses incroyables du vent solaire, qui triplent lorsqu'il quitte le Soleil et traverse la couronne. À l'heure actuelle, le vent solaire parcourt quelque 92 millions de miles au moment où il atteint le vaisseau spatial qui le mesure - beaucoup de temps pour que ce flux de gaz chargés se mélange avec d'autres particules voyageant dans l'espace et perd certaines de ses caractéristiques. Parker Solar Probe captera le vent solaire au moment où il se forme et quitte la couronne, renvoyer sur Terre certaines des mesures les plus pures du vent solaire jamais enregistrées. Le point de vue de Solar Orbiter, qui donnera un bon aperçu des pôles du Soleil, complétera l'étude de Parker Solar Probe sur le vent solaire, car il permet aux scientifiques de voir comment la structure et le comportement du vent solaire varient à différentes latitudes.

Solar Orbiter utilisera également son orbite unique pour mieux comprendre les champs magnétiques du Soleil; une partie de l'activité magnétique la plus intéressante du Soleil est concentrée aux pôles. Mais parce que la Terre orbite sur un plan plus ou moins aligné avec l'équateur solaire, nous n'avons généralement pas une bonne vue des pôles de loin. C'est un peu comme essayer de voir le sommet du mont Everest depuis la base de la montagne.

Cette vue des pôles contribuera également grandement à comprendre la nature globale du champ magnétique du Soleil, qui est vif et étendu, s'étendant bien au-delà de l'orbite de Neptune. Le champ magnétique du Soleil a une si grande portée en grande partie à cause du vent solaire :alors que le vent solaire se dirige vers l'extérieur, il emporte avec lui le champ magnétique du Soleil, créant une vaste bulle, appelé l'héliosphère. Dans l'héliosphère, le vent solaire détermine la nature même des atmosphères planétaires. Les limites de l'héliosphère sont façonnées par la façon dont le Soleil interagit avec l'espace interstellaire. Depuis le passage de Voyager 1 à l'héliopause en 2012, nous savons que ces frontières protègent considérablement le système solaire interne du rayonnement galactique entrant.

On ne sait pas encore exactement comment le champ magnétique du Soleil est généré ou structuré profondément à l'intérieur du Soleil, bien que nous sachions que les champs magnétiques intenses autour des pôles entraînent une variabilité sur le Soleil, provoquant des éruptions solaires et des éjections de masse coronale. Solar Orbiter survolera à peu près la même région de l'atmosphère solaire pendant plusieurs jours d'affilée, tandis que les scientifiques observeront la tension s'accumuler et se relâcher autour des pôles. Ces observations peuvent conduire à une meilleure connaissance des processus physiques qui génèrent finalement le champ magnétique du Soleil.

Ensemble, Parker Solar Probe et Solar Orbiter vont affiner notre connaissance du Soleil et de l'héliosphère. Le long du chemin, il est probable que ces missions poseront encore plus de questions qu'elles n'en répondent – ​​un problème que les scientifiques attendent avec impatience.

« Il y a des questions qui nous taraudent depuis longtemps, " dit Adam Szabo, scientifique de mission pour Parker Solar Probe à la NASA Goddard. "Nous essayons de déchiffrer ce qui se passe près du Soleil, et la solution évidente est d'y aller. Nous ne pouvons pas attendre - pas seulement moi, mais toute la communauté."