Objectif Soleil : une sonde de la NASA part frôler notre étoile

Le Soleil en ligne de mire, la sonde spatiale Parker Solar Probe conçue par la NASA va décoller ce samedi 11 Août 2018. Cette sonde, dont le nom est tiré du physicien Eugene Parker, sera la première technologie humaine à s’approcher aussi près de notre étoile pour l’étudier soit aux alentours de 0,04 Unités Astronomiques (UA). Une unité astronomique correspond à la distance Terre-Soleil. Cette distance très proche de l’astre du jour équivaut à un dixième de la distance Mercure-Soleil. La sonde battra ainsi par la même occasion le record des sondes germano-étasuniennes Hélios lancées durant les années 1970 en se rapprochant 7 fois plus du Soleil que ces dernières.

L’exploration solaire est une priorité absolue pour la NASA depuis les années 2000. Malgré le caractère omniprésent du Soleil, celui-ci ne révèle que peu d’indices sur ses origines et sa composition. Il reste l’un des éléments les moins étudiés du système solaire, et ce notamment à cause des caractéristiques extrêmes qui sont les siennes. Les principales missions de Parker Solar Probe consisteront à analyser l’atmosphère du Soleil mais également à déterminer l’origine de la chaleur de la couronne - couche la plus externe de l’atmosphère solaire - et des vents solaires.

Au terme d’un voyage de trois mois qui la fera passer par Vénus, la sonde arrivera à destination. Cependant, pas question pour elle d’être trop proche du Soleil dès son premier passage. Sa mission durant 7 ans, elle a jusqu’à 2025 pour se rapprocher au plus près de l’astre lumineux. Effectuant des ellipses autour du Soleil et traversant les orbites de Vénus et de Mercure, Parker Solar Probe atteindra une vitesse jamais observée par un satellite, équivalente à 700 000 km/h. Cette vitesse acquise par la force de gravitation du Soleil et de Vénus correspond à parcourir la distance Terre-Lune en environ 30 min.

UNE TECHNOLOGIE RÉSISTANTE À LA CHALEUR

Aux abords de la couronne du Soleil, la température de plusieurs millions de degrés est insupportable. Alors comment un vaisseau composé de métaux fait-il pour ne pas fondre ?

Cette problématique, essentielle pour l’exploration spatiale, fut notamment au centre des recherches des ingénieurs de la NASA. Ils ont ainsi pu mettre au point des technologies permettant de faire face à la température de l’atmosphère solaire.

Avant tout, il faut savoir que la chaleur présente au niveau de la couronne solaire n’est pas si élevée que cela. Il ne faut pas confondre les termes température et chaleur puisque la température mesure la vitesse de déplacement des particules tandis que la chaleur mesure la quantité totale d'énergie qu'elles transfèrent. La couronne du Soleil est principalement composée d’air dont la densité de particules est relativement faible. Ainsi lorsque la température de la couronne est de plusieurs millions de degrés, la chaleur est, elle, comprise entre 1000°C et 2000°C.

La sonde doit donc protéger ses composants de cette chaleur susceptible de les faire fondre. Pour cela les ingénieurs ont conçu un bouclier thermique. Cette protection sert à réfléchir la chaleur du Soleil et à garder les éléments à l’arrière frais. Il est constitué de deux matériaux, le premier aux extrémités est le composite Carbone/Carbone. Très résistant à la chaleur et aux chocs thermiques, il est également très léger. Le second à l’intérieur du bouclier est la mousse de graphène, composée à 97 % d’air, elle permet un maintien de la structure tout en restant très légère ainsi qu'un important transfert thermique. Ces deux composants associés forment une véritable barrière contre la chaleur.

Les Hommes, trop loin pour s’occuper du vaisseau par le biais de technologies téléguidées comme un joystick, ont équipé la sonde de capteurs solaires. Ces derniers lorsqu’ils font face à trop de lumière, réorientent Parker Solar Probe afin de garder les équipements à l’abri de la chaleur, et ce même en cas de dysfonctionnement. Un dernier paramètre permet d’assurer la préservation de l’équipement présent à bord, notamment le circuit de refroidissement, construit de la même manière que le réseau sanguin humain. Celui-ci est composé d’eau qui circule à travers les cellules photovoltaïques, productrices d’énergie. Chauffée par les pertes d’énergie des cellules, l'eau finit par redescendre dans un réservoir où elle se refroidit. Ces deux éléments permettent au satellite d’être autonome à toute action terrestre.

Parker Solar Probe est l’aboutissement d’un travail de longue haleine pour les ingénieurs de la NASA mais ce projet va sans nul doute délivrer des données scientifiques majeures dans les années à venir. Parallèlement à cette sonde américaine, l’Europe riposte en développant à son tour un satellite d’exploration solaire :  Solar Orbiter. Il sera lancé en 2020 et restera, à l’instar de son cousin d’outre-Atlantique, sept ans près de l’astre incandescent.