Tout savoir sur Parker Solar Probe

A l’heure où sort cet article, la sonde Parker Solar Probe vient de survoler la planète Venus et est toujours en route vers sa cible, le Soleil. Certes, celle-ci est partie depuis maintenant près de deux mois, mais nous profitons de cet événement pour refaire le point sur sa mission.

Introduction: le programme Living With a Star

Il y a maintenant quelques années que l’agence spatiale américaine, la NASA, a lancé le programme Living With a Star, dont la sonde solaire Parker fait partie.

Ce programme a pour but d’étudier notre étoile, le Soleil. Et oui, il a beau être notre étoile la plus proche, on en sait encore très peu sur lui, son activité et ses tempêtes !

Pour mener à bien ces études, la NASA a déjà fait construire deux satellites scientifiques qui pour le moment orbitent seulement autour de notre planète, étudiant par exemple les vents solaires dans les ceintures de radiation qui nous entourent, ou bien en observant directement le Soleil dans plusieurs spectres lumineux.

Mais vous vous doutez bien que pour comprendre un astre, il ne suffit pas seulement de l’observer à bonne distance, il faut se rapprocher le plus possible. Et c’est là que Parker Solar Probe intervient.

La mission de la sonde

Revenons donc à Parker Solar Probe.

Pour étudier le Soleil (et plus particulièrement sa couronne) de très près, elle va être positionnée sur une orbite hautement elliptique autour du Soleil, avec une distance au périhélie (point de l’orbite le plus proche du Soleil) de 24 millions de kilomètres en début de mission, puis à moins de 6.5 millions de kilomètres en fin de mission. Cela peut paraitre loin, mais il faut savoir qu’il fait déjà plusieurs centaines de degrés à cette distance. Elle nécessite donc une bonne protection solaire pour résister au Soleil. Sa mission consistera, quand elle passera au plus près du Soleil, à des études de la couronne solaire depuis celle-ci, en utilisant divers instruments scientifiques. Nous y reviendrons en détail plus tard.

L’anatomie de la sonde

Communications, refroidissement et contrôle de mouvement

La sonde Parker elle-même n’est pas très imposante ; son corps ne mesure environ qu’un mètre par deux.

Cependant, pour lui permettre de résister à l’écrasante chaleur solaire, elle a été dotée d’un imposant bouclier thermique à son front. Ainsi, sa taille passe du simple au double. Celui-ci, d’un diamètre de 2.3 mètres et d’une épaisseur de seulement 12 centimètres, a été fabriqué à base de composite carbone et est recouvert d’oxyde d’aluminium, plus couramment appelé alumine.

Ajoutons à cela 4 radiateurs, servant à évacuer la chaleur ainsi qu’à éviter la surchauffe des équipements électriques, via un système de refroidissement par liquide. Ces 12 petits centimètres de protection thermique, couplés aux radiateurs, sont assez efficaces pour maintenir la sonde à -250°C pendant que le bouclier monte à plus de 1150°C, une différence de plus de 1400°C tout de même !

Elle contrôle son orientation (pour avoir toujours son bouclier orienté vers le Soleil), ainsi que l’altitude de son orbite par le biais de 12 petits moteurs fonctionnant à l’hydrazine, et 4 roues d’inertie. Ceux-ci se repèrent grâce aux coordonnées des étoiles ainsi qu’à deux gyroscopes. La sonde, avec ses 55 kilogrammes de carburant, a la capacité d’augmenter sa vitesse de 170 mètres par seconde sur l’ensemble de sa mission.

Pour établir une communication avec la Terre, même à longue distance, Parker Solar Probe possède une antenne parabolique à haut gain (haute amplification du signal), ainsi que plusieurs petites à faible gain (faible amplification). Le contact et l’échange de données ne se fera par contre qu’au-delà de 0.25 unités astronomiques du Soleil, en raison des perturbations électromagnétiques dues à l’activité solaire.

Equipements à but scientifique

N’oublions pas que la sonde est quand même chargée d’une mission de la plus haute importance, percer les secrets du Soleil. Donc, pour l’étudier, elle embarque une multitude de capteurs, et autres instruments scientifiques.

Nous avons d’abord FIELDS. FIELDS est un appareil qui mesure les champs magnétiques, électriques, les ondes plasma ainsi que les ondes radio en provenance du Soleil. Il se présente sous la forme de multiples antennes, dont 5 mesurant la tension électrique et 3 pour les champs magnétiques. Quatre d’entre elles sont fixées aux extrémités du bouclier thermique, ce qui leur impose donc une résistance à la chaleur solaire exemplaire.

Passons maintenant à SWEAP. Cet acronyme signifie Solar Wind Electrons Alphas and Protons, littéralement électrons alphas et protons des vents solaires. Il se compose de capteurs tous conçus et fabriqués par l’université du Michigan et le centre d’astrophysique de Harvard. Cet outil scientifique se compose de trois capteurs SPAN-A, SPAN-A+ et SPAN-B, évaluant les électrons ainsi que les ions présents dans les vents solaires, mais aussi d’un quatrième ayant le nom de SPC, une cavité de Faraday qui, quant à lui, mesure la vitesse d’arrivée des particules du vent solaire à la sonde.

Le troisième instrument, WISPR, est le seul système d’imagerie embarqué sur la sonde. De la taille d’une boite à chaussures, il aura l’immense tâche d’observer la couronne solaire ainsi que l’héliosphère interne. Celui-ci est composé de deux télescopes, afin d’avoir un champ de vision large accompagné d’images de bonne définition. Le bouclier aura lui aussi un rôle dans le fonctionnement de WISPR : en effet, son rôle sera d’occulter le Soleil pendant les prises d’images. Voici d'ailleurs la première photo prise par WISPR:

Enfin, passons à ISIS. Sa tâche sera d’observer les particules telles que les protons, neutrons et autres atomes ionisés sur une très large gamme énergétique mystérieusement accélérés dans le milieu interplanétaire, et donc de comprendre ce cycle et d’en percer ses plus grands mystères. Il embarque deux petits capteurs de particules pour faire ses mesures, EPI-Lo et EPI-Hi (EPI signifiant Energetic Particle Instrument).

Voilà, nous avons fini d’étudier l’anatomie de cet orbiteur si important, nous allons maintenant nous intéresser au déroulement de sa mission.

Plan de vol

Actuellement, la sonde Parker se trouve dans l’espace interplanétaire, dans les parages de Vénus. Mais, nous allons commencer dans l’ordre chronologique, simple question de logique !

Débutons donc par le lancement. Originellement, il était prévu pour le 11 Aout, à bord d’un lanceur Delta IV Heavy. Cependant, seulement quelques instants avant le décollage, le compte à rebours fut stoppé en raison d’un problème de pression d’hélium gazeux. Hélas, quand le problème fut résolu, il était déjà trop tard, la fenêtre de tir se fermait déjà. Alors, la NASA, ainsi qu’ULA (la société opérant la fusée) ont reporté le tir au lendemain.

Ainsi, le 12 aout, à 9h36 heure de Greenwich, dans la nuit floridienne, nous avons enfin pu voir s’envoler le lanceur, sans aucun problème technique ! D’ailleurs, pour la petite histoire, Eugene Parker, l’astrophysicien à qui la sonde doit son nom en raison de ses nombreux travaux sur le Soleil, était lui-même présent au décollage. Il se dit d’ailleurs qu’il a adoré le spectacle !

Aujourd’hui, après 2 mois de voyage, la sonde arrive enfin au dessus de Vénus. Elle va se servir de son attraction gravitationnelle afin de réduire l’altitude de son orbite, pour s’approcher au plus près de notre astre, dans un premier temps à 24.8 millions de kilomètres. Durant sa mission, elle utilisera cette technique 7 fois, afin d’être toujours plus près du Soleil.

Ensuite, le 5 novembre, elle arrivera pour la première fois au périhélion ; c'est-à-dire au point le plus bas de son orbite, à environ 35 rayons solaires de sa cible. Ce sera la première fois qu’elle pourra faire des mesures près du Soleil.

Durant la partie prévue de sa mission, c'est-à-dire jusqu’en 2025, l’orbiteur passera encore 6 fois au dessus de Vénus, complètera 24 orbites, passera à moins de 7 millions de kilomètres du Soleil, affrontera d’intenses températures et deviendra même l’objet humain le plus rapide jamais construit, avec ses 197 km/s durant ses passages au plus près de notre bonne vieille étoile. Tout un programme pour une petite sonde avec un grand potentiel scientifique !

Merci d'avoir lu cet article,

Arnaud

Commentaires