L'activité du Soleil pourrait perturber des infrastructures spatiales et terrestres. © Skórzewiak, Fotolia

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L’ESA va installer une vigie des tempêtes solaires à 1,5 million de km de la Terre

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L'Agence spatiale européenne souhaite mettre en place un système d'alerte précoce pour la météorologie spatiale. L'idée est d'installer sur le point de Lagrange numéro 5 un satellite qui sera en mesure de surveiller le Soleil en permanence, de façon à détecter une activité solaire dangereuse avant qu'elle ne se déclenche en direction de la Terre. Provisoirement baptisé L5, ce satellite pourrait être lancé en 2025. Sa réalisation et celle des instruments qu'il embarquera s'annoncent d'ores et déjà comme un défi technologique.

Devenus indispensables dans notre quotidien, les systèmes spatiaux sont sensibles aux phénomènes météorologiques que génère l'activité solaire.

De la même manière que la chaleur du Soleil détermine la météorologie sur la Terre, l'activité solaire est responsable des perturbations de notre environnement spatial. En plus d'émettre un flux continu de particules chargées, connu sous le nom de vent solaire, le Soleil produit parfois des éruptions appelées éjections de masse coronale (CME), expulsant des milliards de tonnes de matériaux liés à des champs magnétiques, souvent dans des volumes plus grands que la Terre. Ces éjections de particules peuvent endommager l'électronique et les composants électriques des satellites, les cellules des panneaux solaires et détériorer la qualité des informations qu'ils transmettent (signaux TV, télecom, navigation). Ces éruptions solaires et les orages géomagnétiques provoquent aussi le réchauffement de la haute atmosphère qui peut s'étendre jusqu'à des altitudes empruntées par les satellites. La pression qui s'exerce sur les satellites les contraint à changer de trajectoire.

La météorologie spatiale a aussi des effets sur Terre. Les orages géomagnétiques peuvent perturber les réseaux de distribution d'électricité, les communications radio, civiles ou militaires et le fonctionnement des téléphones mobiles peuvent être perturbés par les émissions radio solaires et l'activité de la ionosphère. L'aviation commerciale est aussi exposée au rayonnement qui provoque des radiations. En moyenne, les passagers des vols long-courriers reçoivent l'équivalent en rayon X d'une radio du poumon et sont aussi susceptibles d'être soumis à des doses de radiation de cinq à dix fois plus élevées que celles au sol.

Enfin, les radiations solaires représentent un danger pour les astronautes à bord de la Station spatiale internationale et menaceront également les futurs explorateurs (ou habitants) de la Lune et de Mars.

Vue d'ensemble des activités et des infrastructures spatiales et terrestres susceptibles d'être perturbées par l'activité du Soleil. © ESA

Vers une météorologie solaire prédictive

La prévision de l'activité solaire et des conditions de l'environnement spatial est donc aujourd'hui une nécessité. La dernière étude de l'ESA a estimé que l'impact socio-économique potentiel d'un seul évènement météorologique spatial en Europe pouvait se chiffrer à 15 milliards d'euros. Cependant, une bonne partie de ces perturbations pourrait être évitée avec des prévisions précises. Pour cela, l'ESA prépare une mission d'alerte précoce pour les phénomènes météorologiques spatiaux potentiellement dommageables. Cette mission consistera à positionner, pour la toute première fois, un satellite au point de Lagrange numéro 5, qui permet d'observer en permanence le côté de notre étoile qui n'est pas visible depuis la Terre. Depuis cet observatoire, ce satellite de météorologie spatiale, provisoirement baptisé L5, sera en mesure d'étudier les évènements solaires extrêmes avant même qu'ils ne soient visibles de la Terre. L5 fournira des données pour des applications opérationnelles, telles que des prévisions classiques et des prévisions à très court terme de l'activité solaire et diffusera des avertissements et des alertes aux clients scientifiques, commerciaux et civils lorsque l'activité solaire sera susceptible de poser un risque. 

À ce point équidistant de la Terre et du Soleil, L5 sera en mesure d'identifier les segments orageux de la surface du Soleil avant leur rotation pour faire face à la Terre, puis de suivre les nuages ​​de CME lorsqu'ils se dirigeront vers nous. Mais ce n'est pas tout, L5 sera aussi capable d'observer à la fois le Soleil et la Terre, ainsi que l'espace entre les deux. Conséquence, il sera lui-même dans la ligne de mire de la météo spatiale de sorte qu'il sera fortement exposé aux radiations et particules du vent solaire

Pourtant, ces instruments devront continuer à fonctionner au plus fort de la tempête. Lorsque d'autres satellites passeront en mode veille, L5 devra rester en activité et continuer à fournir ses services. Comme l'explique Piers Jiggens, spécialiste de l'environnement spatial à l'ESA, « sur Terre, il ne serait pas acceptable d'avoir une infrastructure de prévision météorologique qui cesse de fonctionner lorsqu'un ouragan arrive, car la couverture serait perdue au moment où l'évènement météorologique extrême affectera le plus notre vie. Dans l'espace, ce sera la même chose ».

Ce satellite et ses instruments seront durcis pour résister à ces radiations. L5 sera également doté d'une intelligence artificielle lui permettant de disposer d'une stratégie intelligente de détection des défaillances, d'isolement et de récupération des données et de correction des anomalies de bord.

Cette mission de météorologie spatiale n'a pas encore été officiellement approuvée par les instances dirigeantes de l'Agence spatiale européenne. Les ministres responsables des affaires spatiales des 22 États membres de l'ESA, de la Slovénie et du Canada, qui se réuniront en fin d'année lors de la session du Conseil de l'ESA au niveau ministériel, devront décider s'ils financent cette mission. Si c'est le cas, L5 sera lancé à l'horizon 2025.

  • L'ESA souhaite installer un satellite (provisoirement baptisé L5) sur le point de Lagrange numéro 5 afin de surveiller et prévenir une activité potentiellement dangereuse du Soleil pour l'environnement spatial et la Terre.
  • Ce système d'alerte de météorologie spatiale devra fonctionner pendant des phénomènes spatiaux intenses et résister à des niveaux de radiation et de flux de particules très élevés.
  • Si le financement de cette mission est approuvé lors de la session du Conseil de l'ESA au niveau ministériel, le satellite L5 pourra être lancé à l'horizon 2025.
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