Aujourd'hui, la mission Proba-3 de l'Agence spatiale européenne dévoile ses premières images de l'atmosphère extérieure du soleil – la couronne solaire. Les deux satellites de la mission, capables de voler en tant que vaisseau spatial unique grâce à une suite de technologies de positionnement à bord, ont réussi à créer leur première «éclipse solaire totale artificielle» en orbite. Les images coronales résultantes démontrent le potentiel des technologies de vol de formation, tout en fournissant des données scientifiques inestimables qui amélioreront notre compréhension du soleil et de son atmosphère énigmatique.
Deux vaisseaux spatiaux volant comme un
En mars, Proba-3 a réalisé ce qu'aucune autre mission n'a auparavant – ses deux vaisseaux spatiaux, le corongraphe et l'occulteur ont parcouru 150 mètres en forme parfaite pendant plusieurs heures sans aucun contrôle du sol.
Bien que aligné, la paire maintient sa position relative à un seul millimètre – un exploit extraordinaire rendu en place par un ensemble de technologies de navigation et de positionnement innovantes.
Démoussant le degré de précision obtenu, les deux vaisseaux spatiaux utilisent leur temps de vol de formation pour créer des éclipses solaires totales artificielles en orbite – ils s'alignent avec le soleil de sorte que le grand disque de 1,4 m transporté par le vaisseau spatial des occultants couvre le disque brillant du soleil pour le spatial coonagraphe, en cassant un ombre de 8 cm sur son instrument optique, Aspiics.
Cet instrument, abréviation de l'association des vaisseaux spatiaux pour une enquête polarimétrique et d'imagerie sur la couronne du soleil, a été développé pour l'ESA par un consortium industriel dirigé par le centre spatial de liège, en Belgique. Lorsque son ouverture de 5 cm est couverte par l'ombre, l'instrument capture des images de la couronne solaire sans interruption par la lumière vive du soleil.
L'observation de la couronne est cruciale pour révéler le vent solaire, le flux continu de matière du soleil dans l'espace. Il est également nécessaire pour comprendre le fonctionnement des éjections de masse coronale (CME), des explosions de particules envoyées par le soleil presque tous les jours, en particulier pendant les périodes d'activité élevées.
De tels événements peuvent créer des aurores époustouflantes dans le ciel nocturne, mais également des menaces sérieuses pour la technologie moderne. Ils peuvent perturber considérablement les communications, la transmission de l'énergie et les systèmes de navigation sur Terre, comme ils l'ont fait en mai 2024.
Les images coronales résultant des premiers cycles d'observations d'Aspiics offrent un aperçu des données précieuses que nous pouvons attendre de cette mission d'éclipse.
Dietmar Pilz, directeur de la technologie, de l'ingénierie et de la qualité de l'ESA, commente: « De nombreuses technologies qui ont permis à ProbA-3 d'effectuer un vol de formation précise ont été développées grâce au programme de technologie de soutien général de l'ESA, tout comme la mission elle-même. Il est passionnant de voir ces images étonnantes valider nos technologies dans ce qui est maintenant la première mission de vol de formation de précision du monde. »
Le mystérieux halo
La corona ardente du soleil atteint des températures supérieures à un million de degrés Celsius, beaucoup plus chaudes que la surface en dessous. Cette différence de température contre-intuitive est depuis longtemps un sujet dans la communauté scientifique.
Les Aspiics de Proba-3 s'attaque à ce mystère en étudiant la couronne très près de la surface du soleil. Il peut également voir plus de détails, détectant les caractéristiques plus faibles que les coronagraphes traditionnels grâce à une réduction drastique de la quantité de lumière «parasite» atteint le détecteur.
Joe Zender, Project Scientist Project, ajoute: « Voir les premières données d'ASPIICS est incroyablement excitant. Avec les mesures faites par un autre instrument à bord, Dara, ASPIICS contribuera à démêler des questions durables sur notre star de la maison. »
Le radiomètre absolu numérique (DARA) mesurera l'irradiance solaire totale – expliquement la quantité d'énergie du soleil à tout moment. Un troisième instrument scientifique sur Proba-3, le spectromètre électronique énergétique 3D (3DEES), détectera les électrons dans les ceintures de rayonnement de la Terre, mesurant leur direction d'origine et d'énergie.
Comment créer une éclipse solaire
« J'étais absolument ravi de voir les images, d'autant plus que nous les avons obtenues lors du premier essai », commente Andrei Zhukov, chercheur principal pour Aspiics à l'Observatoire royal de Belgique. « Maintenant, nous travaillons à prolonger le temps d'observation à six heures dans chaque orbite. »
Les images ont été traitées par le Aspiics Science Operations Center (SOC) hébergé par l'Observatoire royal de Belgique. Ici, une équipe dédiée de scientifiques et d'ingénieurs crée des commandes opérationnelles pour le coronagraphe basées sur les demandes de la communauté scientifique et partage les observations qui en résultent.
Andrei explique: « Chaque image complète – en train de couler la zone du soleil occulté jusqu'au bord du champ de vision – est en fait construite à partir de trois images. La différence entre celles-ci n'est que le temps d'exposition, qui détermine combien de temps l'ouverture du coronagraphe est exposée à la lumière. La combinaison des trois images nous donne la vue complète de la corona.
« Nos images« éclipse artificielle »sont comparables à celles prises lors d'une éclipse naturelle. La différence est que nous pouvons créer notre éclipse une fois toutes les 19,6 heures d'orbite, tandis que les éclipses solaires totales ne se produisent naturellement qu'une fois, très rarement deux fois par an.
Damien Galano, directeur de Mission Proba-3, note: « Le fait d'avoir deux vaisseaux spatiaux forme un coronagraphe géant dans l'espace nous a permis de capturer la couronne intérieure avec des niveaux très faibles de lumière errante dans nos observations, exactement comme nous l'avons prévu.
« Bien que nous soyons toujours dans la phase de mise en service, nous avons déjà réalisé une formation précise volant avec une précision sans précédent. C'est ce qui nous a permis de capturer les premières images de la mission, qui seront sans aucun doute de grande valeur pour la communauté scientifique.
« Le vol de formation que nous avons réalisé jusqu'à présent a été effectué de manière autonome, mais sous la supervision de l'équipe de contrôle du sol, qui était prêt à intervenir pour corriger tout écart potentiel. Notre tâche restante est d'atteindre une autonomie complète, lorsque notre confiance dans le système sera telle que nous ne surveillerons même pas régulièrement du sol. »
Nouvelles opportunités pour les «éclipses numériques»
Les images à couper le souffle de Proba-3 déclenchent également une petite révolution dans la façon dont les modèles informatiques simulent la couronne solaire et créent des «éclipses numériques».
Au cours des dernières années, plusieurs instituts en Europe ont développé des modèles pour simuler ces observations et donner aux scientifiques les moyens de regarder le soleil, mais le matériel source nécessaire pour créer ces simulations fait défaut.
« Les coronagraphes actuels ne sont pas à la hauteur de Proba-3, qui observeront la couronne du soleil presque jusqu'au bord de la surface solaire. Jusqu'à présent, cela n'était possible que pendant les éclipses solaires naturelles », explique Jorge Amaya, coordinateur de la modélisation des météo spatiale à l'ESA.
« Cet énorme flux d'observations aidera à affiner davantage les modèles informatiques à mesure que nous comparons et ajustez les variables pour correspondre aux images réelles. Avec l'équipe de Ku Leuven, qui est derrière un de ces modèles, nous avons pu créer une simulation des premières observations de Proba-3. »
Le logiciel « Coconut » de Ku Leuven est l'un des multiples modèles coronaux solaires intégrés dans le centre de modélisation météorologique virtuel de l'ESA (VSWMC). Il peut être combiné avec un vaste éventail de modèles informatiques décrivant d'autres processus physiques reliant le soleil à la Terre. Tous ensemble, ils aident à offrir une image complète de la phénomène solaire impactant notre planète et aident les citoyens et les citoyens et l'industrie à les préparer contre eux.
