Parker Solar Probe : la sonde de la NASA en route vers le Soleil

Dimanche 12 août à 9 h 33, la sonde de la NASA, Parker Solar Probe, a décollé en direction du Soleil depuis Cap Canaveral en Floride à bord d’un lanceur Delta IV. Une fois en orbite autour du Soleil, elle devrait passer 7 ans à l’étudier. En 2024, elle devrait s’approcher à environ 6 millions de kilomètres de la « surface » du Soleil.

Solar Probe Plus renommée en hommage à un physicien

L’astrophysicien Eugene N. Parker assiste au lancement de Parker Solar Probe

La sonde solaire, au départ intitulée Solar Probe Plus, a été renommée Parker Solar Probe en hommage à Eugene Parker, astrophysicien américain spécialiste du Soleil. En 1958, il publia un article intitulé « dynamique du gaz interplanétaire et des champs magnétiques » dans lequel il développa l’hypothèse qu’un flux constant de matière serait éjecté par le Soleil à grande vitesse et affecterait les planètes et l’espace de notre système solaire. Ce phénomène aujourd’hui connu sous le nom de vent solaire a depuis été prouvé à travers plusieurs observations directes.

« C’est la première fois que la NASA donne le nom d’une personne vivante à un vaisseau spatial », a expliqué Thomas Zurbuchen, administrateur adjoint de l’Agence spatiale pour les missions scientifiques. « C’est un testament de l’importance de ses travaux qui ont fondé un nouveau champ de recherche scientifique et aussi inspiré mes recherches et de nombreuses questions importantes que la NASA continue d’étudier et de mieux comprendre chaque jour. »

De plus, si vous vous rappelez, il y a quelques mois la NASA proposait aux internautes de s’inscrire sur le site de la mission pour enregistrer leur nom. L’engin emporte avec lui une puce sur laquelle les patronymes de milliers de personnes ont été gravés. Peut-être votre nom est-il en route vers le Soleil…

La trajectoire de Parker Solar Probe

Les différentes phases de Parker Solar Probe qui croisera plusieurs fois Vénus. Crédit NASA

La trajectoire de la sonde inclut 7 survols de Vénus afin d’utiliser son assistance gravitationnelle pour diminuer sa vitesse et se placer sur une orbite plus serrée autour du Soleil.

« Parker Solar Probe utilise Vénus pour ajuster sa trajectoire et ralentir afin de placer le vaisseau sur la meilleure trajectoire. Il survolera Vénus sept fois dans la mission pour se rapprocher de plus en plus du Soleil », explique Andy Driesman, chef de projet pour la mission.

Elle devrait survoler Vénus pour la première fois le 28 septembre et s’approcher à 24 millions de kilomètres de la « surface » du Soleil le 1er novembre. Ensuite, elle effectuera une série de révolutions de forme elliptique autour du Soleil afin de s’en rapprocher au fur et à mesure de ses passages autour de Vénus. La sonde devrait ainsi se rapprocher 24 fois du Soleil pendant les 7 ans de sa mission et au plus près à 6,16 millions de kilomètres de la surface de notre étoile, soit environ sept fois plus près que les sondes précédentes.

Objectifs de la mission

« Nous voyons le soleil tous les jours, mais nous en savons très peu sur notre étoile », explique Nicola Fox, responsable scientifique de la mission au Laboratoire de physique appliquée de l’Université Johns Hopkins, dans le Maryland « Le Soleil est le dernier lieu d’exploration important de notre système. »

« Cette mission permettra de répondre à des questions très simples comme celle de savoir pourquoi la couronne solaire est plus chaude que la surface du Soleil, ce qui défie les lois de la nature. »

La sonde doit étudier la couronne solaire (partie extérieure de l’atmosphère du Soleil) afin de comprendre l’origine du chauffage de la couronne et du vent solaire. Alors que la température à la surface du Soleil (la photosphère) est de maximum 6000 °C, celle de la couronne atteint un million de degrés.

« La sonde va nous aider à répondre à l’un des grands secrets du Soleil : l’origine du chauffage de la couronne, explique Thierry Dudok de Wit, du Laboratoire de physique et chimie de l’environnement et de l’espace (LPC2E), à Orléans. La surface du Soleil atteint 6000 °C et pourtant, quand on s’éloigne de la surface, elle monte à plusieurs millions de degrés. Comme si vous vous éloigniez d’un feu de cheminée et que l’air se réchauffait ! »

La couronne est également à l’origine du vent solaire. Le vent solaire est un plasma autrement dit un gaz constitué principalement d’électron et de protons, mais également d’ions expulsés à grande vitesse.

« Étudier le vent solaire présente également un intérêt en planétologie, indique Milan Maksimovic. Les planètes, les comètes et les astéroïdes sont tous soumis à son influence. C’est lui qui, par exemple, en érodant la surface de la Lune, a réduit en poussières son sol au départ solide. C’est lui encore qui, en pelant l’atmosphère de Mars, a fait s’évaporer les océans de la planète et fait disparaître la vie qu’elle abritait peut-être. »

Mais comment est-il accéléré à des vitesses supersoniques ?

Parker Solar Probe a donc plusieurs objectifs scientifiques :

tracer les flux d’énergie qui réchauffent la couronne solaire et accélèrent le vent solaire ;
déterminer la structure et l’évolution des champs magnétiques à l’origine du vent solaire ;
explorer les mécanismes qui accélèrent et transportent les particules énergétiques ;
étudier le phénomène du « plasma poussiéreux » aux abords du Soleil et son influence sur le vent solaire et la formation des particules énergétiques.

Éruption solaire capturée par la Nasa le 25 juin 2015. Les boucles, visibles au-dessus de la surface de l’étoile à droite, sont des émissions lumineuses de particules chargées qui filent le long de lignes de champ magnétique. NASA/Solar Dynamics Observatory

Instruments scientifiques de Parker Solar Probe

Pour résoudre ces questions, la sonde est équipée de quatre instruments :

Sweap (Solar Wind Electrons Alphas and Protons) mesurera les caractéristiques des électrons, des protons et des ions d’hélium constituant l’essentiel du vent solaire.

Wispr (Wide-fiels Imager for Solar PRobe) est une caméra grand-angle placée sur le côté du satellite et fournissant des images tridimensionnelles de la couronne solaire et de l’héliosphère interne.

Fields (Fields Experiment) est un ensemble d’instruments qui mesure les champs électrique et magnétique, les émissions d’ondes radio, les ondes de plasma et est également utilisé comme un détecteur de poussière spatiale.

Isis (Integrated Science Investigation of the Sun) est un ensemble d’instruments qui mesure les caractéristiques des particules de haute énergie (électrons, protons, ions lourds) présentes dans l’atmosphère solaire et l’héliosphère interne et qui sont accélérées à des énergies élevées (notamment produites lors d’éruptions solaires)

Afin d’être protégée de la température, Parker Solar Probe est également équipée d’un bouclier en composite carbone d’une douzaine de centimètres d’épaisseur qui permet de maintenir ces instruments à une température de 29 degrés.