La sonde spatiale Parker


La sonde Parker qui doit passer à proximité du Soleil (illustration NASA modifiée). Dimanche 12 août, la NASA a procédé au lancement d’une sonde spatiale nommée « Parker », destinée à étudier la couronne de gaz entourant le soleil. L’image ci-dessus est une vue d’artiste en image de synthèse présentant la sonde lorsqu’elle sera en orbite à proximité du Soleil.

 


Le Soleil, c’est presque le système solaire à lui tout seul (illustration Wikipedia). Le Soleil représente 99,8% de la masse du système solaire. Le schéma ci-dessus montre le Soleil à côté des autres planètes du système solaire rangées par ordre de taille. De gauche à droite et de haut en bas : les planètes gazeuses (Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune) puis les planètes telluriques (Terre, Vénus, Mars, Mercure). La Terre est minuscule à côté du Soleil.
Les proportions des planètes entre elles sont respectées, mais pas les distances les séparant. Si le soleil était une balle de Ping Pong, l’ensemble du système solaire s’étendrait sur un terrain de football et la Terre serait de la taille d’une tête d’épingle…

 


Jean Perrin (Photo source BNF)

Notre compréhension du soleil a moins de 100 ans. Au début du XXème siècle, on savait que le soleil était une boule de gaz incandescente, mais on ignorait encore d’où il tirait son énergie. En 1919, le physicien Jean Perrin fait l’hypothèse que le soleil tire son énergie de la fusion nucléaire, en s’appuyant sur l’équivalence masse-énergie d’Einstein, hypothèse que d’autres scientifiques approfondiront dans les années 1930 et confirmeront dans les années 1950 (Jean Perrin a obtenu le prix Nobel – pour d’autres travaux – est à l’origine du CNRS, du « Palais de la découverte » et repose au Panthéon).

 

La Lune, passant devant le soleil lors d’une éclipse solaire, révèle la couronne solaire, aussi appelé vent solaire ou chevelure (photo Habbal, Druckmüller, Aniol). Cette chevelure est à une température de plusieurs millions de degrés. Paradoxalement la surface du soleil n’est que d’environ 6000 degrés.

 


Une explication de la nature du vent solaire a été imaginée en 1958 par le physicien Eugene Parker (ici, photographié en 1977, source archives photographiques de l’Université de Chicago). Il a également proposé une explication au fait que la chevelure du Soleil est bien plus chaude que sa surface.

 


La sonde spatiale Parker, ici en cours de montage, va analyser le vent solaire (photo NASA). Au sommet de la sonde prendra place un bouclier thermique (non visible ici) pour la protéger des rayons solaires.
Bien que plusieurs sondes aient déjà été envoyées dans l’espace pour étudier le soleil, celle-ci va approcher bien plus près que les précédentes (7 fois plus près du Soleil que la sonde Helios 2, lancée en 1976). La sonde a été baptisée « Parker » en l’honneur du physicien Eugene Parker, qui – aujourd’hui âgé de 89 ans – a assisté au lancement.

 


La sonde spatiale Parker (photo NASA-Wikipedia modifiée). Par rapport à l’image précédente, elle est pivotée de 90° vers la gauche. Notez le large bouclier thermique blanc qui sera maintenu en permanence dirigé vers le soleil, comme un parasol, pour protéger le matériel d’observation. Au plus proche du soleil, le bouclier devrait atteindre une température de 1400°C mais permettre au matériel situé derrière de rester autour de 15 à 25°C. Notez également les deux panneaux solaires (photovoltaïques) déployés. Outre qu’ils sont particulièrement petits (puisque la sonde sera proche du Soleil), il seront plaqués contre le corps de la sonde (la partie dorée) pour éviter de brûler lorsque la sonde s’approchera du Soleil.

 


Pour lancer la sonde, on a utilisé la fusée américaine « Delta IV Heavy » à gauche sur le schéma ci-dessus (illustration Wikipedia, modifiée). C’est la plus puissante actuellement en service (la fusée la plus puissante jamais conçue était la série « Saturn V« , au centre de l’illustration, qui a permis d’envoyer des hommes sur la Lune de 1969 à 1972).
« Delta IV Heavy » a été utilisée car on a besoin de beaucoup de puissance pour aller vers le Soleil. Cela peut paraître surprenant quand on pense que le Soleil (99,8% de la masse de notre système solaire) exerce une attraction gravitationnelle phénoménale sur la Terre …et donc sur la sonde. Mais la Terre tourne autour du soleil à …100 000 km/h ! C’est pour ça qu’elle ne tombe pas sur le soleil et reste en orbite autour de lui (pour mémoire, une orbite autour du soleil, c’est …une année). Donc une fois que la sonde est dans l’espace, autour de la Terre, elle a encore cette vitesse de 100 000 km/h qu’il faut réduire afin que la sonde soit attirée par le soleil, et pour cela on utilise la fusée (probablement uniquement le 3ème étage).

Les étapes du lancement de la sonde depuis la Terre par (illustration Press kit NASA). Hormis la puissance mise en jeu, c’est un lancement classique utilisant une fusée à trois étages. Notez sur la colonne de droite les durées prévues pour chaque étape, à la seconde près. Tout se déroule très vite : l’essentiel est fait en 10 minutes.

 

La fusée Delta IV Heavy en préparation sur son pas de tir (Photo NASA). Notez les dix personnes avec leurs casques blancs au pied de la fusée, qui mesure une soixantaine de mètres.

 

Décollage de la fusée, de nuit (Photo NASA). Les décollages sont spectaculaires, dans un bruit assourdissant audible à des dizaines de kilomètres. Cette photographique a été prise par un appareil automatique : la fusée contient tellement de carburant qu’elle est une bombe potentielle et qu’aucun humain n’est autorisé à s’en approcher à moins de quelques kilomètres.

 


Trajectoire du décollage (Photo NASA). Cette photographie a été prise avec un temps de pose probablement d’une minute, montrant la trajectoire de la fusée pendant cette période.

 

Trajectoire et orbites autour du soleil (animation Wikipedia). Le Soleil est en jaune au centre, entouré des orbites de Mercure (vert), Vénus (bleu ciel) et la Terre (bleu foncé). Enfin, en rose, apparaît la trajectoire de la sonde. Dès son lancement, la sonde est dépassée par la Terre (elle a réduit sa vitesse pour que l’attraction solaire lui fasse quitter l’orbite de la Terre et s’approcher du soleil). La trajectoire a été calculée à l’avance pour frôler Vénus à sept reprises au cours des sept prochaines années afin de s’approcher à chaque fois plus près du Soleil. Le passage au plus près aura lieu en 2025. C’est un travail de calcul colossal : imaginez jouer un coup de billard d’une centaine de rebonds pour aboutir précisément dans une cible, avec des boules elles-même en mouvement sur la table qu’il faut frôler au bon moment… L’animation ci-dessus tourne un peu rapidement, et il peut être plus pratique de l’ouvrir avec un lecteur tel que QuickTime player qui permet de faire un pas à pas image par image.

 

Dans quelques mois, début novembre 2018, la sonde fera son premier passage à proximité du Soleil. On devrait alors avoir les premières mesures et les premières photos réelles.

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