À l'aide des données recueillies à l'origine pour l'entretien ménager des engins spatiaux à bord des missions Rosetta et Mars Express de l'ESA, les scientifiques ont révélé à quel point les rafales intenses de rayonnement à haute énergie, connu sous le nom de rayons cosmiques, se comportent sur Mars et dans tout le système solaire interne.

Les données d'entretien sont recueillies par la plupart des engins spatiaux et des composants, et est utilisé par les équipes d'ingénierie pour surveiller la santé du vaisseau spatial et diagnostiquer les défauts (en enregistrant des paramètres tels que la santé des composants et l'état « on/off », par exemple). De telles données pourraient être liées à des phénomènes scientifiquement intéressants, et représentent donc une ressource scientifique précieuse qui reste en grande partie inexplorée.

Les objets dans l'espace sont régulièrement touchés par des particules chargées provenant de la Voie lactée plus large, y compris les rayons cosmiques. Les rayons cosmiques peuvent causer des dommages électroniques s'ils frappent le matériel spatial et menacent la santé humaine lors de missions en équipage en orbite terrestre, quand les astronautes sont moins protégés des radiations par l'atmosphère de notre planète. La menace posée par les rayons cosmiques sera encore plus grande pour les missions en équipage qui s'aventureront plus loin dans l'espace, par exemple vers la Lune et Mars.

Pour garder un œil sur la santé des engins spatiaux, les missions spatiales enregistrent lorsque les rayons cosmiques frappent un ordinateur de bord et provoquent des erreurs de mémoire, ce que l'on appelle la détection et la correction des erreurs, ou EDAC.

"Mars Express collecte ces mesures depuis son lancement. Nous avons accédé aux données collectées depuis 2005, nous donnant un incroyable ensemble de données de 15 ans couvrant presque toute la durée de vie de la mission - une vraie rareté, " dit Elise Wright Knutsen, auteur principal de la nouvelle étude, anciennement stagiaire au Centre européen de recherche et de technologie spatiales (ESTEC) de l'ESA, et maintenant chez LATMOS/IPSL, La France.

Quelques facteurs influencent l'intensité des rayons cosmiques que nous voyons dans le système solaire, y compris où nous en sommes dans le cycle d'activité périodique de 11 ans du soleil, et la distance du soleil. "Nous avons pu explorer en détail la relation soleil-rayons cosmiques grâce aux données EDAC de deux missions importantes de l'ESA :Mars Express et Rosetta, " dit Elise. " C'est la première fois que les données EDAC sont utilisées de cette manière - elles ont déjà été utilisées pour explorer des événements solaires à court terme, mais jamais à plus long terme."

Elise et ses collègues ont utilisé les données EDAC des deux missions pour caractériser comment le comportement des rayons cosmiques a changé tout au long du cycle d'activité de notre soleil sur Mars (en comparant les données EDAC de Mars Express aux données correspondantes sur les taches solaires et à la surveillance terrestre), et de révéler comment la quantité de rayons cosmiques détectés dans le système solaire interne varie avec la distance du soleil (en comparant les données EDAC de Rosetta et de Mars Express). Rosetta a orbité autour du système solaire pendant 10 ans - au plus loin au-delà de l'orbite de Jupiter - avant d'arriver à sa comète cible, collecter des données sur une large gamme de distances du soleil.

"Nous avons découvert que les rayons cosmiques se comportent de manière très similaire vis-à-vis du soleil sur Mars et de la Terre, et sont fortement influencés par le cycle solaire, " ajoute Elise. " Comme le soleil devient plus actif et accueille plus de taches solaires, nous voyons moins de rayons cosmiques, à mesure que notre étoile en dévie davantage. Cependant, cette "anti-corrélation" est observée environ 5,5 mois plus tard - elle n'est pas immédiate - et la raison de ce décalage reste une question ouverte intrigante."

La comparaison des mesures EDAC de Mars Express et Rosetta a également montré que le nombre de rayons cosmiques augmente d'environ 5 % par « unité astronomique (UA) », avec un UA étant la distance entre la Terre et le soleil.

Données in situ, en particulier les données scientifiques, est rare dans une grande partie du système solaire, et les observations du rayonnement autour d'autres corps planétaires sont relativement rares. Bien que les engins spatiaux n'effectuent pas d'observations scientifiques de routine lorsqu'ils naviguent dans l'espace en route vers leur destination, ils collectent toujours des données d'entretien ménager.

"Cette étude souligne l'immense valeur de l'archivage de ce type de données, et est un excellent exemple d'utilisation d'un vaisseau spatial lui-même comme instrument scientifique, " dit le planétologue de l'ESA Olivier Witasse, coauteur. "Cette approche nous permet de faire de la science sans que les principaux instruments de recherche d'un vaisseau spatial ne soient même allumés - une option particulièrement pertinente et passionnante pour les longues croisières interplanétaires, alors que les instruments dorment souvent en attendant la mission qui les attend.

"Nous pouvons potentiellement utiliser n'importe quel vaisseau spatial de cette manière, pas seulement ceux équipés de capteurs particuliers. Cela ouvre un nouveau domaine de possibilités pour les missions actuelles et futures de l'ESA d'en découvrir encore plus sur l'environnement spatial."

La gamme des distances au soleil couvertes par les observations EDAC s'élargit avec Gaia de l'ESA, BepiColombo et les prochaines missions Juice (JUpiter ICy moons Explorer).

"Modulation des rayons cosmiques galactiques sur Mars et au-delà mesurée avec des EDAC sur Mars Express et Rosetta" par E. W. Knutsen et al. est publié dans Astronomie &Astrophysique .