Notre compréhension des étoiles lointaines a considérablement augmenté au cours des dernières décennies. Grâce à des instruments améliorés, les scientifiques peuvent voir plus loin et plus clairement, en apprenant ainsi davantage sur les systèmes stellaires et les planètes qui les orbitent (aka. Planètes extra-solaires). Malheureusement, il nous faudra un certain temps avant de développer la technologie nécessaire pour explorer ces étoiles de près.
Mais en attendant, la NASA et l'ESA développent des missions qui nous permettront d'explorer notre propre Soleil comme jamais auparavant. Ces missions, Parker Solar Probe de la NASA et Solar Orbiter de l'ESA (l'Agence spatiale européenne), exploreront plus près du Soleil que n'importe quelle mission précédente. Ce faisant, on espère qu'ils résoudront des questions vieilles de plusieurs décennies sur le fonctionnement interne du Soleil.
Ces missions - qui seront lancées respectivement en 2018 et 2020 - auront également des implications importantes pour la vie ici sur Terre. Non seulement la lumière du soleil est essentielle à la vie telle que nous la connaissons, mais les éruptions solaires peuvent constituer un danger majeur pour la technologie dont l'humanité dépend de plus en plus. Cela comprend les communications radio, les satellites, les réseaux électriques et les vols spatiaux humains.
Et dans les décennies à venir, l'orbite des basses terres (LEO) devrait devenir de plus en plus encombrée à mesure que les stations spatiales commerciales et même le tourisme spatial deviendront une réalité. En améliorant notre compréhension des processus qui déclenchent les éruptions solaires, nous serons donc en mesure de mieux prévoir quand ils se produiront et comment ils auront un impact sur la Terre, les vaisseaux spatiaux et les infrastructures dans LEO.
Comme Chris St. Cyr, le scientifique du projet Solar Orbiter au Goddard Space Flight Center de la NASA, l'a expliqué dans un récent communiqué de presse de la NASA:
«Notre objectif est de comprendre comment fonctionne le Soleil et comment il affecte l'environnement spatial au point de la prévisibilité. C'est vraiment une science motivée par la curiosité. »
Les deux missions se concentreront sur l'atmosphère extérieure dynamique du Soleil, autrement connue sous le nom de couronne. À l'heure actuelle, une grande partie du comportement de cette couche du Soleil est imprévisible et mal comprise. Par exemple, il y a le soi-disant «problème de chauffage coronal», où la couronne du Soleil est tellement plus chaude que la surface solaire. Il y a ensuite la question de savoir ce qui pousse l'effusion constante de matériel solaire (alias le vent solaire) à des vitesses aussi élevées.
Comme Eric Christian, un chercheur scientifique sur la mission Parker Solar Probe à la NASA Goddard, a expliqué:
"Parker Solar Probe et Solar Orbiter utilisent différents types de technologies, mais - en tant que missions - elles seront complémentaires. Ils prendront des photos de la couronne du Soleil en même temps, et ils verront certaines des mêmes structures - ce qui se passe aux pôles du Soleil et à quoi ressemblent ces mêmes structures à l'équateur. "
Pour sa mission, la sonde solaire Parker sera plus proche du Soleil que n'importe quel vaisseau spatial de l'histoire - à près de 6 millions de kilomètres (3,8 millions de milles) de la surface. Cela remplacera le record précédent de 43,432 millions de km (~ 27 millions de mi), qui a été établi par la sonde Helios B en 1976. À partir de cette position, la sonde solaire Parker utilisera ses quatre suites d'instruments scientifiques pour imager le vent solaire et étudier les champs magnétiques, le plasma et les particules énergétiques du Soleil.
Ce faisant, la sonde aidera à clarifier la véritable anatomie de l'atmosphère extérieure du Soleil, ce qui nous aidera à comprendre pourquoi la couronne est plus chaude que la surface du Soleil. Fondamentalement, alors que les températures dans la couronne peuvent atteindre quelques millions de degrés, la surface solaire (aka. Photosphère), connaît des températures d'environ 5538 ° C (10 000 ° F).
Pendant ce temps, le Solar Orbiter atteindra une distance d'environ 42 millions de kilomètres (26 millions de mi) du Soleil, et assumera une orbite très inclinée qui peut fournir les toutes premières images directes des pôles du Soleil. Il s'agit d'un autre domaine du Soleil que les scientifiques ne comprennent pas encore très bien, et son étude pourrait fournir des indices précieux sur ce qui motive l'activité et les éruptions constantes du Soleil.
Les deux missions étudieront également le vent solaire, qui est l’influence la plus répandue du Soleil sur le système solaire. Cette vapeur de gaz magnétisé remplit le système solaire intérieur, interagissant avec les champs magnétiques, les atmosphères et même les surfaces des planètes. Ici sur Terre, c'est ce qui est responsable des Aurora Borealis et Australis, et peut parfois faire des ravages avec les satellites et les systèmes électriques.
Les missions précédentes ont conduit les scientifiques à croire que la couronne contribue au processus qui accélère le vent solaire à des vitesses aussi élevées. Lorsque ces particules chargées quittent le Soleil et traversent la couronne, leur vitesse triple effectivement. Au moment où le vent solaire atteint le vaisseau spatial chargé de le mesurer - à 148 millions de kilomètres (92 millions de mi) du Soleil - il a beaucoup de temps pour se mélanger avec d'autres particules de l'espace et perdre certaines de ses caractéristiques.
En étant stationnée si près du soleil, la sonde solaire Parker pourra mesurer le vent solaire au moment où il se forme et quitte la couronne, fournissant ainsi les mesures les plus précises du vent solaire jamais enregistrées. De son point de vue au-dessus des pôles du Soleil, le Solar Orbiter complétera l’étude de Parker Solar Probe sur le vent solaire en observant comment la structure et le comportement du vent solaire varient à différentes latitudes.
Cette orbite unique permettra également au Solar Orbiter d'étudier les champs magnétiques du Soleil, car une partie de l'activité magnétique la plus intéressante du Soleil est concentrée aux pôles. Ce champ magnétique est très étendu en grande partie à cause du vent solaire, qui atteint vers l'extérieur pour créer une bulle magnétique connue sous le nom d'héliosphère. Au sein de l'héliosphère, le vent solaire a un effet profond sur les atmosphères planétaires et sa présence protège les planètes internes du rayonnement galactique.
Malgré cela, on ne sait toujours pas exactement comment le champ magnétique du Soleil est généré ou structuré profondément à l'intérieur du Soleil. Mais compte tenu de sa position, le Solar Orbiter sera en mesure d'étudier des phénomènes qui pourraient permettre de mieux comprendre comment le champ magnétique du Soleil est généré. Il s'agit notamment des éruptions solaires et des éjections de masse coronale, qui sont dues à la variabilité causée par les champs magnétiques autour des pôles.
De cette façon, la sonde solaire Parker et l'orbiteur solaire sont des missions complémentaires, étudiant le soleil à partir de différents points de vue pour aider à affiner nos connaissances sur le soleil et l'héliosphère. Dans le processus, ils fourniront des données précieuses qui pourraient aider les scientifiques à s'attaquer aux questions de longue date sur notre Soleil. Cela pourrait aider à élargir nos connaissances sur d'autres systèmes stellaires et peut-être même répondre à des questions sur les origines de la vie.
Comme Adam Szabo, un scientifique de mission pour Parker Solar Probe à la NASA Goddard, a expliqué:
«Il y a des questions qui nous dérangent depuis longtemps. Nous essayons de déchiffrer ce qui se passe près du Soleil, et la solution évidente est de simplement y aller. Nous ne pouvons pas attendre - pas seulement moi, mais toute la communauté. »
Avec le temps et avec le développement des matériaux avancés nécessaires, nous pourrions même être en mesure d'envoyer des sondes au soleil. Mais jusque-là, ces missions représentent les efforts les plus ambitieux et les plus audacieux pour étudier le Soleil à ce jour. Comme pour de nombreuses autres initiatives audacieuses pour étudier notre système solaire, leur arrivée ne peut pas arriver assez tôt!
