Proba-3 n'est pas seulement une mission de démonstration de technologies nouvelles. Les deux satellites qui la composent vont provoquer des éclipses solaires de façon à observer l'atmosphère extérieure du Soleil. © ESA, P. Carril

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C'est fou ce que l'on peut faire avec deux satellites

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En 2019, l'Agence spatiale européenne (ESA) lancera deux nouveaux satellites dans le cadre de la mission Proba-3. Le vol en formation de ces deux appareils pourrait permettre des observations astronomiques de plus en plus précises.

Proba-3 est la première mission de vol en formation de l'Agence spatiale européenne (ESA). Son principal objectif est de démontrer que le « vol en formation de satellites formant un satellite virtuel géant à partir de deux satellites réels » est possible, nous explique Agnès Mestreau-Garreau, chef de projet à l'ESA. Cette mission se compose donc de « deux satellites qui voleront en tandem, se comportant comme un seul et unique satellite ».

Cette démonstration sera « compliquée à réaliser car les deux satellites doivent rester en formation avec une précision du millimètre l'un par rapport à l'autre, sachant qu'ils seront distants de 150 mètres, et ceci de façon autonome pour corriger toutes les perturbations possibles ».

Pour réaliser cette démonstration, de « nouvelles techniques, technologies et autres algorithmes de guidage, de contrôle et de navigation » seront mises en œuvre ainsi que des moyens de tests nécessaires. La métrologie fine, permettant la « précision ultime en latérale et longitudinale entre les deux satellites », est une de ces nouvelles technologies que l'ESA souhaite maîtriser.

Les satellites Proba, de l'Agence spatiale européenne (ESA), sont des démonstrateurs de nouvelles technologies spatiales destinées à de futures missions à moindre coût. Après Proba-1, Proba-2 et Proba-V déjà en orbite, la mission Proba-3 sera lancée en 2019 pour tester le vol en formation des appareils. © ESA, P. Carril

Cet intérêt pour le vol en formation de satellites s'explique notamment par des « besoins d'observation de plus en plus précis, comme par exemple pour la recherche de planètes qui ressemblent à notre Terre, qui nécessite des satellites avec des performances de plus en plus précises ». Or, les techniques actuelles de conception des satellites ne « permettent pas la réalisation de satellites géants, dont une des limites est les structures déployables ». À cela s'ajoute que les « lanceurs et leurs coiffes ne peuvent pas indéfiniment grandir ». Le vol en formation permettra donc de dépasser ces limites.

Le succès de Proba-3 devrait « ouvrir la porte à une autre façon de concevoir les satellites » en envoyant plusieurs appareils pour en simuler un seul grand. Pour l'instant, l'ESA n'a pas, dans ses projets en développement, de missions utilisant le vol en formation précis de satellites. Parions toutefois que, si Proba-3 parvient à démontrer sa faisabilité technique, lors des prochains appels à idées de l'ESA, les scientifiques sauront s'en souvenir.

Une éclipse pour signer le succès de Proba-3

Comme tous les démonstrateurs de technologies Proba, la mission aura également un but scientifique. Pour Proba-3, ce sera « l'observation de la couronne solaire de façon à aider les astronomes à mieux connaître la formation des éjections de masse coronale et du vent solaire ». Pour cela, un des deux satellites jouera le « rôle d'occulteur afin d'éclipser le Soleil de manière soutenue tandis que l'autre va étudier le halo autour du Soleil étant donné que ce dernier porte l'instrument ».

Le satellite occulteur utilisera pour cela une sorte de « disque de 1.4 m de diamètre, suffisamment grand pour occulter le Soleil vu depuis le deuxième satellite ». Ce deuxième satellite pourra ainsi étudier l'atmosphère externe du Soleil pendant des heures. Deux instruments sont prévus : un coronographe pour observer dans le visible et un radiomètre pour mesurer l'irradiance solaire totale provenant du Soleil, « un paramètre scientifique sur lequel il y a encore une certaine incertitude ».

Quant aux retours scientifiques attendus de la mission, ils sont de deux ordres :

  • la « démonstration des possibilités du vol en formation précis et autonome » ;
  • « l'observation au plus près de la couronne solaire, zone difficilement observable ». Autrement dit, le vol en formation de Proba-3 devrait « permettre de montrer l'amélioration des performances de l'instrument par rapport à un coronographe embarqué sur un seul satellite ».