Une sonde de la Nasa écrit une nouvelle page de l’histoire en plongeant au plus près du Soleil et y survit !

Le 20 décembre 2024, on pouvait lire sur le blogblog de la Nasa la déclaration suivante de Nick Pinkine, responsable des opérations de la mission Parker Solar ProbeParker Solar Probe au Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) à Laurel, Maryland, États-Unis) : « Aucun objet fabriqué par l'Homme n'est jamais passé aussi près d'une étoile, donc Parker va vraiment rapporter des données d'un territoire inexploré. Nous sommes impatients d'avoir des nouvelles du vaisseau spatial lorsqu'il reviendra autour du Soleil. » Cette mission, « c'est la vision dont des générations de scientifiques ont rêvé depuis 1958 », avait déclaré le mois dernier Nourredine Rawafi, l'astrophysicien tunisien, responsable scientifique en chef du projet Parker Solar Probe à l’APL et que l'on peut voir dans la vidéo-ci dessous.

Ce 24 décembre 2024, à 12 h 53 heure de Paris, la sonde Parker de la Nasa s'est donc approchée comme jamais de la surface du Soleil, à seulement 6,2 millions de kilomètres. Aucun émissaire robotisé de la noosphère n'avait été aussi profondément dans l'atmosphèreatmosphère solaire. Heureusement, la sonde était conçue pour résister aux températures extrêmes d'environ 870 à 930 °C qu'elle a subies lors de son périple au périhélie en fonçant temporairement à la vitesse d'environ 690 000 km/h, ce qui permettrait de rallier Washington à Tokyo en moins d'une minute.

La sonde Parker a bien confirmé qu'elle avait survécu à son passage dans le plasma raréfié, mais prodigieusement chaud du Soleil au périhélie de son orbiteorbite (des données de télémétrietélémétrie détaillées sur son état seront transmises le 1^er janvier 2025). Mais il a fallu attendre la nuit du 26 décembre pour en être totalement convaincu après la réceptionréception d'un signal par l'un des instruments du Deep Space NetworkDeep Space Network (réseau de communications avec l'espace lointain) ou DSN, un réseau de trois stations équipées d'antennes paraboliques. La Nasa l'utilise pour les communications avec ses sondes spatiales interplanétaires.

Le DSN que contrôle le Jet Propulsion LaboratoryJet Propulsion Laboratory est répartie sur la planète de manière à assurer une couverture permanente de l'ensemble du Système solaireSystème solaire. Ces stations, qui disposent de réflecteurs parabolique de 70 mètres de diamètre, se situent en Californie (Complexe Deep Space de Goldstone), près de Madrid en Espagne (Complexe Deep Space de Madrid) et près de Canberra en Australie (Complexe Deep Space de Canberra). C'est l'antenne australienne Deep Space Station 34 qui a reçu la première le message de la sonde Parker.

Rappelons que la mission porteporte le nom du regretté Dr Eugene N. Parker, décédé le 15 mars 2022, à l'âge de 94 ans, et qui fut un pionnier de notre compréhension moderne du Soleil. Au milieu des années 1950, Parker avait prédit par le calcul l'existence physiquephysique du vent solairevent solaire, cet écoulement constant de matièrematière solaire provenant du Soleil. Tout au long de sa carrière, Parker a ensuite révolutionné le domaine de l'astrophysiqueastrophysique stellaire en proposant des idées qui répondaient aux questions fondamentales sur le fonctionnement du Soleil et des étoiles.

Rappelons également que la sonde Parker est la première mission spatiale à pénétrer littéralement dans l'atmosphère solaire. Elle avait été lancée avec succès le 12 août 2018 à partir de Cap CanaveralCap Canaveral. Ses deux objectifs principaux sont de mieux comprendre l'énigme du chauffage de la couronne solairecouronne solaire et de percer les secrets de la production du vent solaire pour la constitution d'une météorologiemétéorologie spatiale fiable. Ce nouveau passage rapproché devrait nous fournir de nouvelles données pour résoudre ces énigmes.

C'est l'occasion de relire les explications qu'avait déjà données Futura en complément des explications de célèbre astrophysicienastrophysicien états-unien Neil deGrasse Tyson.

Un chauffage qui défie les lois de la physique ?

Pour comprendre en quoi consiste l'énigme du chauffage de la couronne solaire, imaginez quelle serait votre stupéfaction si vous découvriez subitement qu'il est possible de faire bouillir de l'eau en posant une casserole sur un bloc de glace ! La température de surface du Soleil est d'environ 6 000 kelvinskelvins, mais celle de la couronne - la partie principale de son atmosphère qui s'étend sur des millions de kilomètres - dépasse, elle, le million de degrés. Le fait est connu depuis plus de 70 ans et l'idée est même venue qu'il s'agissait peut-être d'une violation du second principe de la thermodynamique, lequel veut que la chaleurchaleur se propage toujours spontanément d'un corps chaud à un corps froid. C'est difficile à croire tellement ce principe est un des piliers de la physique, sauf, éventuellement, dans le nanomonde.

Il existait pourtant des solutions possibles bien moins révolutionnaires, comme ont commencé à le comprendre de grands astrophysiciens tels que Evry Schatzman dès les années 1940. Des ondes s'élevant de la surface du Soleil peuvent chauffer la couronne. Parmi les candidats très tôt proposés figuraient les ondes d'Alfvénondes d'Alfvén, découvertes par le prix Nobel de physique suédois Hannes Alfvén en couplant les équations de Maxwelléquations de Maxwell de l'électromagnétismeélectromagnétisme avec les équations de Navier-Stokes de l'hydrodynamique. Ces dernières décennies, on a annoncé à plusieurs reprises que des percées importantes avaient été accomplies pour résoudre l'énigme de la couronne, mais il reste encore du travail pour être sûr que l'on comprend vraiment ce qui se passe. La prudence s'impose en effet car l'on sait que l'UniversUnivers est souvent surprenant, déjouant les théories qui semblaient trop plausibles pour ne pas être vraies.

Une météorologie solaire pour protéger la Terre

Pour comprendre pourquoi l'établissement d'une véritable météorologie solaire, capable de prédire les occurrences des éruptions solaireséruptions solaires et des éjections de massemasse coronale qui peuvent les accompagner, est important, il faut se rappeler que notre civilisation est sans cesse plus dépendante des technologies électriques et de l'information, que ce soit sous la forme des réseaux électriques et de télécommunications au sol, qu'avec les satellites en orbite. Même si en moyenne une tempêtetempête solaire ne se produit qu'une fois par an, on sait que les perturbations magnétiques engendrées pourraient être si violentes qu'elles pourraient aller jusqu'à entraîner une coupure du Web ou une collision entre avions de ligne en raison d'une erreur sur leurs signaux GPSGPS. Les satellites sont aussi vulnérables à ce que l'on appelle des électrons tueurs. Pour limiter les conséquences des tempêtes solaires en prenant des mesures adéquates, il faudrait donc déterminer leurs amplitudes et à quel moment elles arrivent sur Terre ou au contact de voyageurs interplanétaires, par exemple des colons martiens en transittransit.

Même si les réseaux électriques sont mieux protégés aujourd'hui, il est bon de se rappeler que le 13 mars 1989, au Québec, une éruption solaire a provoqué l'arrêt des centrales électriques pendant neuf heures. Or on sait que le Soleil est capable de colères bien pires, car en 1859 s'est produite la plus grande tempête solaire connue de l'humanité. Parfois appelée évènement de Carrington, du nom de l'astronomeastronome britannique ayant observé une spectaculaire augmentation de l'activité de la surface du Soleil, elle s'est accompagnée d'aurores polairesaurores polaires visibles jusque dans les Caraïbes et aux États-Unis où l'on pouvait alors lire le journal en pleine nuit à Boston.

Pour atteindre ses objectifs, la mission Parker Solar Probe devait se rapprocher de la couronne solaire pour mesurer au plus près les caractéristiques du vent solaire dont l'existence avait été prédite en 1957 par l'astrophysicien états-unien Eugene Parker, mais qui fut découverte dans l'espace interplanétaire par la mission russe Luna 1 en janvier 1959. Les instruments de Parker Solar Probe devaient mesurer les champs électriqueschamps électriques et magnétiques locaux présents dans le plasma du vent solaire ainsi que les vitesses des particules dans ce plasma. Pour mémoire, ce plasma est constitué majoritairement de protonsprotons et d'électronsélectrons et aussi de noyaux d'héliumhélium, et dans une moindre mesure d'ionsions correspondant à bien des éléments connus sur Terre.

Au voisinage de la Terre, le vent solaire se comporte comme un flux de particules émis radialement, un peu comme l'écoulement stable et laminairelaminaire d'un fluide. Mais les astrophysiciens savaient que plus près du Soleil, les choses devaient être différentes, toute la question était de savoir dans quelles mesures. En effet, le Soleil tourne et il génère un champ magnétiquechamp magnétique dont les lignes de champ doivent entraîner les particules chargées, de sorte que le vent solaire doit exhiber lui aussi une rotation.

Plus près de la couronne solaire, on pouvait aussi espérer surprendre des phénomènes renseignant sur les mécanismes d'accélération des particules du vent solaire et sur le chauffage de la couronne solaire. Au voisinage de la Terre, la trace de ces phénomènes devait avoir été largement effacée par le voyage depuis le Soleil.