Impression d’artiste du survol de la Terre de Solar Orbiter à travers les deux nuages de débris spatiaux en orbite terrestre basse et en orbite géostationnaire. Crédit : ESA
Solar Orbiter revient sur Terre pour un survol avant de commencer sa mission scientifique principale pour explorer le Soleil et sa connexion avec la « météo spatiale ». Pendant le survol, Solar Orbiter doit traverser les nuages de débris spatiaux qui entourent notre planète, faisant de cette manœuvre le survol le plus risqué à ce jour pour une mission scientifique.
Naviguer dans le risque
Le survol de la Terre de Solar Orbiter a lieu le 27 novembre. À 04:30 GMT (05h30 CET) ce jour-là, le vaisseau spatial sera à son approche la plus proche, à seulement 460 km au-dessus de l’Afrique du Nord et des îles Canaries. C’est presque aussi proche que l’orbite de la Station spatiale internationale.
La manœuvre est essentielle pour diminuer l’énergie du vaisseau spatial et l’aligner pour son prochain passage rapproché du Soleil, mais elle comporte un risque. Le vaisseau spatial doit traverser deux régions orbitales, dont chacune est peuplée de débris spatiaux.
Le survol crucial de la Terre par Solar Orbiter le 27 novembre placera le vaisseau spatial sur la bonne orbite pour le début de sa phase scientifique. Mais la manœuvre n’est pas sans risque. À l’approche la plus proche, le vaisseau spatial sera à environ 460 km au-dessus de notre planète. C’est dans la zone d’orbite terrestre basse, où se trouvent la Station spatiale internationale et de nombreux autres engins spatiaux. Il abrite également de nombreux débris spatiaux, ce qui signifie qu’il existe un faible risque de collision entre Solar Orbiter et des débris spatiaux. Pour atteindre cette région, Solar Orbiter devra également traverser une autre région orbitale bien utilisée, appelée orbite géostationnaire, qui est à nouveau encombrée de débris spatiaux et d’autres satellites. L’ESA surveillera attentivement la situation et modifiera la trajectoire du vaisseau spatial si nécessaire. Cependant, le survol présente une opportunité unique pour la science. Solar Orbiter peut collecter des données sur le champ magnétique terrestre, qui peuvent être comparées à celles des missions Cluster et Swarm de l’ESA pour donner une description tridimensionnelle plus détaillée de cette région très changeante autour de notre planète. Après le survol, les assistances gravitationnelles régulières de Vénus amèneront le vaisseau spatial plus haut au-dessus des pôles inédits du Soleil, fournissant de nouveaux détails sur la façon dont l’activité sur le Soleil génère la météo spatiale. Crédit : ESA
Le premier est l’anneau géostationnaire de satellites à 36 000 km, et le second est la collection des orbites terrestres basses à environ 400 km. En conséquence, il existe un faible risque de collision. L’équipe des opérations de Solar Orbiter surveille la situation de très près et modifiera la trajectoire du vaisseau spatial s’il semble être en danger.
Opportunité en sciences de la Terre
Du côté positif, le survol offre une occasion unique d’étudier le champ magnétique terrestre. C’est un sujet d’un intérêt intense car le champ magnétique est l’interface de notre atmosphère avec le vent solaire, le « vent » constant des particules émises par le Soleil. Non seulement les particules du vent solaire peuvent pénétrer dans le champ magnétique et déclencher l’aurore dans notre ciel, mais les atomes de notre atmosphère peuvent également se perdre dans l’espace.
Les détails de ces interactions sont étudiés par deux missions de l’ESA : Grappeses quatre satellites à 60 000 km d’altitude et Essaimde trois engins spatiaux à 400 km. Plusieurs engins spatiaux sont nécessaires pour briser la soi-disant ambiguïté spatio-temporelle. C’est le nom donné à l’incertitude quant à savoir si un changement a eu lieu parce qu’un vaisseau spatial a survolé une région différente avec des conditions différentes (un changement dans l’espace) ou survole une région qui change ses conditions (un changement dans le temps).
Le survol de Solar Orbiter offre une opportunité unique de prendre encore plus de données. Il balayera le champ magnétique de la Terre au-delà de l’orbite de Clusters, s’approchera de l’orbite de Swarm à l’approche la plus proche, puis repartira. Cela fournira encore plus de points de données à partir desquels reconstruire l’état et le comportement du champ magnétique terrestre pendant le survol.
« Ce survol est passionnant : voir ce que Solar Orbiter voit dans notre partie de l’espace, et comment cela se compare à ce que nous voyons, et s’il y a des surprises, quelles sont-elles ? déclare Anja Strømme, responsable de la mission Swarm.
Phase de croisière terminée
Les survoler marque une étape importante pour Solar Orbiter. De son lancement en février 2020 à juillet de la même année, le vaisseau spatial était dans sa phase de mise en service, au cours de laquelle les scientifiques et les ingénieurs ont testé le vaisseau spatial et ses instruments. De juillet 2020 à maintenant, Solar Orbiter est en phase de croisière. Pendant ce temps, les instruments in situ ont pris des mesures du vent solaire et d’autres conditions autour du vaisseau spatial, tandis que les instruments de télédétection conçus pour regarder le Soleil étaient dans leur mode d’étalonnage et de caractérisation étendu.
Bien que Solar Orbiter ne soit pas encore en mode scientifique complet, beaucoup de données scientifiques ont été produites.
Solar Orbiter abordera de grandes questions de la science spatiale pour nous aider à comprendre comment notre étoile crée et contrôle la bulle géante de plasma – l’héliosphère – qui entoure l’ensemble du système solaire et influence les planètes qui s’y trouvent. Crédit : ESA–S.Poletti
«Scientifiquement, cela a largement dépassé nos attentes», déclare Daniel Müller, scientifique du projet Solar Orbiter. Il explique qu’une mise à niveau du réseau de stations au sol de l’ESA a permis à Solar Orbiter de renvoyer plus de données que prévu sur Terre, et les scientifiques de la mission n’ont pas tardé à en profiter. Plus de cinquante articles détaillant les résultats scientifiques de la phase de croisière de Solar Orbiter doivent être publiés en décembre par la revue Astronomy & Astrophysics.
Plus près du Soleil
Maintenant, cependant, il est temps de commencer à utiliser les deux ensembles de instruments ensemble alors que la mission passe à la phase scientifique principale, et l’anticipation est palpable. En mars, Solar Orbiter effectuera un passage rapproché du Soleil, appelé périhélie. Son premier périhélie a eu lieu en juin 2020, le vaisseau spatial se rapprochant de 77 millions de kilomètres. Cette fois, Solar Orbiter s’approchera à moins de 50 millions de kilomètres, ce qui donnera un coup de pouce significatif à la science qui peut être réalisée.
« Ce sera à un tiers de la distance entre le Soleil et la Terre. Ainsi, par rapport à toutes les images haute résolution intéressantes que nous avons déjà obtenues, tout sera maintenant agrandi d’environ un facteur deux », explique Daniel.
Cela inclut de nouvelles vues des « feux de camp » énigmatiques que Solar Orbiter a vus au premier périhélie. Les feux de camp pourraient contenir des indices sur la façon dont l’atmosphère extérieure du Soleil a une température de millions de degrés, tandis que la surface a une température de milliers – ce qui défie apparemment la physique car la chaleur ne devrait pas pouvoir passer d’un objet plus froid à un objet plus chaud.
Et bien que Solar Orbiter ne s’approche pas aussi près du Soleil que la sonde Parker Solar Probe de la NASA, c’est parce qu’il permet à Solar Orbiter non seulement de mesurer ce qui se passe dans le vent solaire, mais aussi de transporter des télescopes qui peuvent regarder le Soleil. sans être détruit par la chaleur. Les deux ensembles de données peuvent ensuite être comparés pour lier l’activité à la surface du Soleil à la météo spatiale autour du vaisseau spatial.
“Cette science des liens est ce que je trouve le plus excitant”, déclare Yannis Zouganelis, scientifique adjoint du projet Solar Orbiter.
Défi d’observation
Mais avant que tout cela n’ait lieu, Solar Orbiter doit terminer son survol de la Terre. Et cela présente une opportunité pour les observateurs du ciel aux yeux d’aigle de faire un dernier adieu au vaisseau spatial avant qu’il ne se dirige pour toujours dans l’espace lointain.
Dans les moments précédant l’approche la plus proche, les observateurs du ciel aux Canaries et en Afrique du Nord ont pu apercevoir brièvement le vaisseau spatial filant dans le ciel. Il se déplacera à environ 0,3 degré par seconde, ce qui représente un peu plus de la moitié du diamètre apparent de la Lune chaque seconde. Pour la plupart des observateurs, il sera trop faible pour être repéré à l’œil nu et trop rapide pour que les télescopes puissent le suivre. Les jumelles devraient donc offrir les meilleures chances d’apercevoir.
Lorsque Solar Orbiter sortira de l’ombre de la Terre, il sera en route pour son rendez-vous avec le Soleil et le des régions polaires solaires inédites. La phase scientifique de cette mission ambitieuse aura commencé.
