Les observatoires radiofréquences SOHO, Inouye, BioSentinel, Proba-3, Parker Solar Probe, SPHEREx, PUNCH, Carruthers, Helios et SunRISE étudient les éruptions radio solaires, l’atmosphère solaire, l’influence du rayonnement solaire sur divers objets et cartographient le champ magnétique solaire de la couronne externe à l’espace interplanétaire.
Comprendre la météorologie spatiale, localiser les minéraux et évaluer l’impact des séismes sur le champ magnétique terrestre sont autant de possibilités offertes par les technologies utilisées dans les observatoires géomagnétiques. Actuellement, 16 observatoires de ce type sont opérationnels en Russie sous l’égide de l’Académie des sciences de Russie (RAS). Ils sont répartis dans différentes régions du pays, notamment les oblasts de Moscou, Leningrad, Iaroslavl, Sverdlovsk, Novossibirsk et Irkoutsk, la République de Sakha (Yakoutie), le kraï de Khabarovsk, l’oblast de Magadan et le kraï du Kamtchatka.
Les observatoires géomagnétiques sont des installations scientifiques qui enregistrent et mesurent en continu le champ magnétique terrestre. Ils permettent d’étudier les orages magnétiques, la météorologie spatiale et, plus généralement, les processus liés à l’influence du Soleil sur notre planète. Les indices d’activité géomagnétique sont calculés à partir des données de ces observatoires. Ces indices indiquent le degré d’influence du vent solaire sur la magnétosphère terrestre.
L’instrument principal installé dans les observatoires géomagnétiques est un magnétomètre scalaire. Il mesure l’intensité du champ magnétique terrestre. Cet appareil, comme d’autres, nécessite une enceinte séparée pour l’isoler des éventuelles sources anthropiques de fluctuations magnétiques. Ce capteur contient un liquide spécial, par exemple du kérosène ou une solution hydroalcoolique. Une bobine est enroulée autour du flacon contenant cette solution. Lorsqu’un courant électrique la traverse, un champ magnétique relativement intense est créé. Ce champ agit sur le capteur et aligne les moments magnétiques des particules du liquide avec lui. Le courant est ensuite coupé. Cependant, le champ ne disparaît pas immédiatement. Son vecteur se met à précesser, c’est-à-dire que son axe se déplace constamment dans l’espace, désormais autour du vecteur du champ magnétique terrestre.
Les chercheurs utilisent également un magnétomètre vectoriel. Cet appareil permet de mesurer la direction du champ magnétique dans différentes directions. Il fonctionne grâce à un capteur à fluxgate, un métal constitué d’un alliage magnétique fer-nickel. Lors de la mesure du champ magnétique, l’état de l’alliage change, ce qui permet d’enregistrer ces changements.
Un autre capteur fluxgate est fixé au télescope d’un théodolite, instrument de mesure des angles dans les plans horizontal et vertical. Afin de garantir des mesures ininterrompues, cet instrument est démagnétisé : toutes les pièces d’origine sont remplacées par des pièces non magnétiques. Régulièrement, les spécialistes utilisent cet appareil pour mesurer l’angle de déclinaison magnétique – que l’on peut définir comme l’angle d’inclinaison du champ magnétique entre l’aiguille de la boussole et le nord géographique – ainsi que l’angle d’inclinaison magnétique – l’inclinaison de l’aiguille de la boussole par rapport à l’horizontale. Ces angles doivent être mesurés afin de corriger les mesures effectuées par un autre instrument.
Le satellite SOHO (Observatoire solaire et héliosphérique) de la NASA et de l’ESA a capturé cette image du Soleil en lumière ultraviolette extrême le 24 février 2015, durant une période de trois heures où notre étoile la plus proche a éjecté une masse coronale ainsi qu’une portion de filament solaire. Si une partie de ces filaments est retombée dans le Soleil, une quantité importante s’est échappée dans l’espace sous la forme d’un nuage brillant de particules.
Lancée en décembre 1995, la mission conjointe NASA-ESA SOHO avait pour objectif d’étudier le Soleil de l’intérieur. Bien que sa mission n’ait été initialement prévue que jusqu’en 1998, elle a continué à collecter des données, permettant aux scientifiques d’approfondir leurs connaissances sur notre étoile et de réaliser de nombreuses découvertes, dont la détection de plus de 5 000 comètes.
Le 24 février 2015, le Soleil a éjecté une masse coronale ainsi qu’une partie de son filament solaire en l’espace de trois heures. (NASA)
La NASA poursuit l’étude du Soleil à l’aide de divers engins spatiaux, notamment la sonde IMAP (Interstellar Mapping and Acceleration Probe), l’observatoire Carruthers Geocorona et le satellite SWFO-L1 (Space Weather Follow On-Lagrange 1) de la NOAA.
De 2017 à 2019, KX Systems a collaboré avec le Frontier Development Lab par l’intermédiaire du centre de recherche Ames de la NASA, situé dans la Silicon Valley, en Californie. En collaboration avec des scientifiques de la NASA, KX a appliqué les capacités de kdb+ à la recherche d’exoplanètes et à la prévision de la météorologie spatiale, des domaines susceptibles d’être améliorés par les modèles d’IA. L’une des questions que le Frontier Development Lab cherchait à résoudre était de savoir si kdb+ pouvait prédire les conditions météorologiques spatiales à l’origine des aurores boréales, et ainsi anticiper les perturbations du signal des satellites GPS dues à l’activité solaire.
En important de multiples ensembles de données sur le suivi de l’ionosphère, de l’activité solaire et du champ magnétique terrestre, et en leur appliquant des algorithmes d’apprentissage automatique, les chercheurs du Laboratoire de recherche avancée ont pu prédire des événements destructeurs jusqu’à 24 heures à l’avance.
Bien qu’il s’agisse d’une application académique de l’IA, KX Systems affirme que certains résultats de ces travaux ont été utilisés dans des produits commerciaux, car il existe des similitudes entre les modèles d’IA développés pour identifier les schémas de perte de signal satellite et les modèles qui prévoient les besoins de maintenance des équipements de fabrication industrielle.
Les partenariats de la NASA permettent à l’intelligence artificielle de prédire les événements solaires.
Les aurores boréales illuminent le ciel nocturne au-dessus des villes, mais la même activité solaire qui en est à l’origine peut perturber le fonctionnement des satellites essentiels aux systèmes terrestres. L’intelligence artificielle pourrait permettre de prédire ces phénomènes solaires et d’alerter les opérateurs de satellites.
Si les aurores boréales offrent un spectacle magnifique sur Terre, l’activité solaire qui les provoque peut causer de graves dommages aux infrastructures spatiales, comme les satellites. L’utilisation de l’intelligence artificielle pour prédire ces phénomènes solaires destructeurs a été l’un des projets menés en collaboration par KX et FDL. Sebastian Saarloos
Le Laboratoire de recherche avancée (ARL) de Mountain View, en Californie, est un partenariat permanent entre la NASA et des entreprises commerciales spécialisées en intelligence artificielle. Son objectif est d’appliquer des techniques d’apprentissage automatique avancées à des problématiques importantes pour l’agence et au-delà. Depuis 2016, l’ARL met l’IA au service de la NASA dans les domaines de la protection planétaire, de l’héliophysique, des sciences de la Terre, de la médecine et de l’exploration lunaire.
En collaboration avec KX Systems, Frontier Development Lab a cherché à exploiter un logiciel éprouvé de manière novatrice. Son logiciel phare d’analyse de données, kdb+, est généralement utilisé dans le secteur financier pour suivre l’évolution rapide des tendances du marché, mais l’entreprise explorait ses applications potentielles dans le domaine spatial.
KX Systems, une division de FD Technologies plc, est une entreprise technologique qui propose des logiciels de gestion et d’analyse de bases de données aux clients devant prendre des décisions rapidement. Fondée en 1993, KX a connu une croissance significative dans le domaine de l’intelligence artificielle, et l’entreprise souligne que sa collaboration avec la NASA a accéléré le développement de certaines de ses fonctionnalités.
Depuis les années 1950, les physiciens solaires cartographient les champs magnétiques à la surface du Soleil. Cependant, la cartographie des champs magnétiques dans les régions situées au-dessus de la surface, comme la couronne, est un travail de longue haleine, car c’est là que prennent naissance les vents solaires et les phénomènes de météorologie spatiale tels que les éruptions solaires et les éjections de masse coronale. Le télescope solaire Inouye, situé près du sommet du Haleakala sur l’île de Maui à Hawaï, offre désormais la possibilité de répondre à ce besoin.
Le télescope solaire Inouye de la National Science Foundation (NSF), exploité par le National Solar Observatory (NSO), a cartographié l’intensité du champ magnétique dans la couronne solaire, la partie extérieure de l’atmosphère du soleil qui peut être vue lors d’une éclipse solaire totale.
Des travaux importants réalisés grâce au télescope solaire Inouye ont été publiés dans la revue Science Advances en septembre 2024, promettant d’améliorer notre compréhension de l’atmosphère solaire et de la manière dont ses conditions changeantes affectent la société terrestre dépendante de la technologie.
Le télescope solaire Inouye est le plus grand télescope solaire au monde. L’observation des champs magnétiques qu’il effectue vise à comprendre le comportement explosif du Soleil et constitue l’un de ses principaux objectifs. Son miroir de 4 mètres fournit des images sans précédent de la surface solaire jusqu’à la basse atmosphère, selon un communiqué de l’Institut national de la science (NSO). En se concentrant sur de faibles variations, l’ensemble d’instruments collecte des images de la surface du Soleil jusqu’à sa basse atmosphère. Le télescope solaire Inouye révèle des objets trois fois plus petits que tout ce que les scientifiques ont observé jusqu’à présent sur le Soleil, et ce plusieurs fois par seconde. Ses instruments et son système optique produisent non seulement des images impressionnantes, mais possèdent également d’incroyables capacités spectroscopiques. L’observation des signatures spectrales spécifiques de centaines d’atomes et d’ions à la surface et dans l’atmosphère du Soleil devrait aider les chercheurs à élucider la nature dynamique de son comportement.
Normalement, la couronne solaire — une région un million de fois moins lumineuse que le disque solaire — n’est visible que lors d’une éclipse solaire totale, lorsque la majeure partie de la lumière du soleil est occultée et que le ciel terrestre s’obscurcit. Cependant, Inouye utilise une technique appelée coronographie pour créer des éclipses artificielles, ce qui lui permet de détecter des signaux polarisés extrêmement faibles — un milliard de fois moins lumineux que le disque solaire.
De même que les cartes détaillées de la surface et de l’atmosphère terrestres ont permis des prévisions météorologiques plus précises, cette carte complète des champs magnétiques de la couronne solaire aidera les scientifiques à mieux prévoir les tempêtes solaires et la météorologie spatiale et à faire progresser la physique solaire.
Le système BioSentinel de la NASA étudie le rayonnement solaire. BioSentinel, un petit satellite de la taille d’une boîte de céréales, orbite actuellement autour du Soleil à plus de 48 millions de kilomètres de la Terre. Une analyse préliminaire des données recueillies montre que, bien que des orages géomagnétiques extrêmes – des orages qui perturbent le champ magnétique terrestre – se produisent, ils ont été classés comme des orages de rayonnement solaire modérés, ce qui signifie qu’ils n’ont pas augmenté de manière significative la quantité de particules solaires dangereuses.
Par conséquent, ces tempêtes ne représentaient pas une menace sérieuse pour la vie terrestre, même si elles étaient dépourvues de protection, comme celle de BioSentinel. Ces mesures fournissent des informations précieuses aux scientifiques qui cherchent à comprendre la propagation des tempêtes de rayonnement solaire dans l’espace et à identifier les zones où leur impact – et leur impact potentiel sur la vie extraterrestre – est le plus intense.
Le satellite Solar Dynamics Observatory de la NASA a capturé cette image d’une éruption solaire le 11 mai 2024. L’image montre un fragment de rayonnement ultraviolet qui libère de la matière extrêmement chaude lors des éruptions. NASA/SDO
La mission initiale de BioSentinel était d’étudier des échantillons de levures dans l’espace lointain. Bien que ces échantillons ne soient plus des organismes vivants, BioSentinel s’est adapté et demeure une plateforme innovante pour étudier l’impact potentiel des conditions spatiales sur la vie, au-delà de la protection de l’atmosphère et de la magnétosphère terrestres. L’instrument de biocapteur embarqué collecte des données sur les radiations dans l’espace lointain. Plus d’un an et demi après son lancement en novembre 2022, BioSentinel s’éloigne de la Terre, fournissant aux scientifiques des données de plus en plus précieuses.
«Bien que la partie biologique de la mission BioSentinel se soit achevée plusieurs mois après son lancement, nous pensons que la poursuite de la mission présente un intérêt scientifique majeur», ont indiqué les chercheurs. «Le fait que le CubeSat continue de fonctionner et que nous puissions maintenir la communication avec lui souligne l’intérêt potentiel de ce vaisseau spatial, ainsi que de nombreux sous-systèmes et composants, pour de futures missions de longue durée au-delà de l’orbite terrestre basse.»
Illustration du vaisseau spatial BioSentinel de la NASA entrant en orbite héliocentrique. BioSentinel a collecté des données lors de la tempête géomagnétique qui a frappé la Terre en mai 2024 afin d’en apprendre davantage sur les effets des radiations dans l’espace lointain. NASA/Daniel Rutter
La mission Proba-3 est si ambitieuse que sa réussite nécessite plusieurs engins spatiaux. Pour que le coronographe de Proba-3 puisse observer la fine atmosphère solaire, l’occulteur, porteur du disque solaire, doit masquer ce dernier. De ce fait, l’occulteur de Proba-3 est constamment pointé vers le Soleil, ce qui en fait une précieuse plateforme de recherche scientifique.
Par conséquent, un instrument spécial a été installé sur la face du télescope Occulter orientée vers le Soleil, qui mesurera en continu l’énergie totale émise par le Soleil, appelée irradiance solaire totale – un paramètre clé pour la recherche climatique, rapporte le service de presse de l’ESA.
Orbit Proba-3. ESA
Le radiomètre absolu numérique DARA, de la taille d’une boîte à chaussures, a été fourni à la mission par l’Observatoire météorologique physique de Davos (PMOD) en Suisse.
«Les chercheurs parlaient autrefois de la « constante solaire », mais en réalité, elle varie légèrement en permanence», explique Wolfgang Finsterle, chercheur principal du projet DARA au PMOD. «Il est crucial de surveiller le rayonnement solaire total, car il constitue la principale source d’énergie pour la surface terrestre. Il représente environ 99,978 % de toute l’énergie disponible sur Terre, y compris l’énergie solaire stockée dans le charbon et le pétrole. Il détermine tous les processus dynamiques du climat terrestre; par conséquent, même les plus infimes variations ont des conséquences considérables.»
Situé dans les montagnes, le PMOD étudie le rayonnement solaire global depuis plus d’un siècle, d’abord à l’aide d’instruments au sol, puis, depuis les années 1970, grâce à des radiomètres spatiaux permettant d’obtenir des données en continu. L’Organisation météorologique mondiale a désigné le PMOD comme Centre mondial de rayonnement pour l’étalonnage des mesures de rayonnement des programmes de surveillance mondiale des Nations Unies.
Échantillon 3. ESA
Wolfgang ajoute: «L’irradiance solaire totale varie selon le cycle solaire de 11 ans, et l’un des moyens les plus évidents de détecter une dérive énergétique à long terme consiste à comparer l’irradiance solaire totale entre deux minima solaires successifs… Cela nécessite une longue série de données, idéalement obtenues à partir de plusieurs instruments, car la sensibilité des radiomètres individuels est réduite par le rayonnement ultraviolet intense auquel ils sont constamment exposés. Toute réduction de sensibilité est très progressive: par exemple, le radiomètre embarqué à bord de l’observatoire solaire SOHO de l’ESA et de la NASA, lancé en 1995, fonctionne encore de manière satisfaisante.»
Outil DARA. ESA
Le principe de fonctionnement de DARA est simple. Le radiomètre contient une cavité de 5 mm de diamètre en argent peint en noir, matériau à faible émissivité thermique. La lumière du soleil chauffe l’intérieur de la cavité pendant 15 secondes, après quoi un obturateur se ferme automatiquement à son entrée. Pendant les 15 secondes suivantes, un chauffage électrique maintient la température initiale de la cavité, et l’énergie nécessaire à ce maintien est convertie en une unité de rayonnement solaire total, exprimée en watts par mètre carré.
L’observatoire solaire SOHO de l’ESA
Ce processus se poursuit tout au long de la durée de vie de l’appareil – la conception de l’actionneur utilisée dans DARA a été testée pour s’ouvrir et se fermer des millions de fois dans la chambre à vide PMOD.
«DARA est une version améliorée des radiomètres précédents, avec un résonateur optimisé pour minimiser la lumière parasite et un système de mesure multicanal pour l’auto-étalonnage», ajoute Wolfgang. «Cette génération d’instruments est également dotée d’une boucle de contrôle entièrement numérique, permettant des expérimentations avec des observations plus fréquentes.»
Comme le souligne Werner Schmutz de PMOD, qui a dirigé le développement, deux versions de ce radiomètre ont déjà été testées: «Une version compacte appelée CLARA a été installée sur le satellite cubesat norvégien NorSat-1 en 2017 et reste opérationnelle à ce jour, tandis que la version précédente, DARA, est utilisée à bord du satellite météorologique chinois FY-3E, lancé en 2021. Par conséquent, nous avons une grande confiance en cette conception, qui peut fonctionner chaque fois que l’éclipse Proba-3 est dirigée vers le Soleil avec une précision d’un demi-degré.»
DARA est en cours d’essais au sol. ESA
La principale différence entre le radiomètre DARA embarqué à bord de Proba-3 et les modèles précédents réside dans son orbite très elliptique, située à 60 000 km d’altitude. DARA peut s’adapter automatiquement aux légères variations de la taille du disque solaire dues à sa distance, variations elles-mêmes causées par l’orbite elliptique annuelle de la Terre autour du Soleil. Le radiomètre a uniquement besoin de connaître sa position spatiale; la collecte de données compense ce décalage.
Vaisseau spatial Proba-3 Occulter et Coronagraph de l’ESA
Les équipes opérationnelles ont confirmé que la mission Sun Touch de la NASA a réussi une approche record de la surface solaire le 24 décembre 2024. Battant son précédent record en volant à seulement 3,8 millions de miles au-dessus de la surface du soleil, le vaisseau spatial Parker Solar Probe de la NASA a traversé l’atmosphère solaire à l’incroyable vitesse de 430 000 miles par heure, plus vite que tout autre objet fabriqué par l’homme.
Un signal reçu tard dans la soirée du 26 décembre 2024 a confirmé que le vaisseau spatial avait réussi son rendez-vous et fonctionnait normalement, a indiqué le service de presse de la NASA.
Ce survol, le premier d’une longue série prévue à une telle distance, permettra à la sonde d’effectuer des mesures scientifiques inédites susceptibles de révolutionner notre compréhension du Soleil. Voler si près du Soleil constitue un moment historique dans la première mission humaine vers cette étoile.
«Voler si près du Soleil est un moment historique pour l’humanité, qui a entrepris sa première mission vers une étoile», a déclaré Niki Fox, directrice des missions scientifiques au siège de la NASA à Washington. «En étudiant le Soleil de près, nous pourrons mieux comprendre son impact sur l’ensemble de notre système solaire, notamment sur les technologies que nous utilisons quotidiennement sur Terre et dans l’espace, et en apprendre davantage sur le fonctionnement des étoiles dans l’univers, ce qui nous aidera dans notre recherche de mondes habitables au-delà de notre planète.»
Ce schéma représente la sonde solaire Parker prête à pénétrer dans la couronne solaire. NASA/Johns Hopkins Lab/Ben Smith
La sonde Parker Solar Probe se prépare à ce moment depuis six ans. Lancée en 2018, elle a effectué sept survols de Vénus pour s’approcher gravitationnellement du Soleil. Après son dernier survol, le 6 novembre 2024, elle a atteint son orbite optimale. Cette orbite ovale lui permet de se trouver à la distance idéale du Soleil tous les trois mois: suffisamment près pour étudier ses mystérieux processus, mais pas trop près pour être affectée par la chaleur et les rayonnements solaires destructeurs. La sonde restera sur cette orbite jusqu’à la fin de sa mission principale.
«La sonde solaire Parker affronte l’un des environnements les plus extrêmes de l’espace et surpasse toutes les attentes», a déclaré Noor Rawafi, responsable scientifique du projet Parker Solar Probe au Laboratoire de physique appliquée (APL) de l’Université Johns Hopkins, qui a conçu, construit et exploite le vaisseau spatial depuis sa base de Laurel, dans le Maryland. «Cette mission inaugure une nouvelle ère d’or pour l’exploration spatiale et nous rapproche plus que jamais de la résolution des mystères les plus profonds et les plus persistants du Soleil.»
Le voyage record de 6,1 millions de kilomètres de la sonde spatiale peut paraître immense, mais à l’échelle cosmique, il est incroyablement petit. Si le système solaire était réduit à la taille d’un terrain de football américain, la sonde Parker Solar Probe se trouverait à seulement 3,6 mètres de la ligne d’en-but, suffisamment près pour traverser la fine atmosphère extérieure du Soleil, appelée la couronne. NASA/NPS
À proximité du Soleil, le vaisseau spatial utilise un bouclier en mousse de carbone pour se protéger des températures extrêmement élevées qui règnent dans la haute atmosphère solaire, appelée couronne, et qui peuvent dépasser 1 million de degrés Fahrenheit. Ce bouclier a été conçu pour résister à des températures allant jusqu’à 2 600 degrés Fahrenheit – suffisamment élevées pour faire fondre l’acier – tout en maintenant une température ambiante confortable pour les instruments situés derrière lui. Dans la couronne, chaude mais ténue, le bouclier du vaisseau spatial devrait atteindre des températures de 1 800 degrés Fahrenheit.
«Réussir à envoyer un engin spatial aussi près du Soleil est un exploit monumental», a déclaré John Wirtzburger, ingénieur système pour la mission Parker Solar Probe à l’APL. «C’est un défi que la communauté scientifique souhaite relever depuis 1958 et pour lequel elle a consacré des décennies à perfectionner les technologies nécessaires.»
En traversant la couronne solaire, la sonde Parker Solar Probe peut effectuer des mesures qui aideront les scientifiques à mieux comprendre comment cette région atteint de telles températures, à retracer l’origine du vent solaire (le flux constant de matière quittant le soleil) et à découvrir comment les particules énergétiques sont accélérées à la moitié de la vitesse de la lumière.
«Ces données sont d’une importance capitale pour la communauté scientifique car elles nous offrent une perspective inédite», a déclaré Kelly Correc, scientifique de programme au siège de la NASA et héliophysicienne ayant travaillé sur l’un des instruments de la mission. «En fournissant des preuves directes de ce qui se passe dans l’atmosphère solaire, la sonde solaire Parker a révolutionné notre compréhension du Soleil.»
La sonde solaire Parker de la NASA a atteint la surface du Soleil au plus près de sa surface le 24 décembre 2024, un record absolu. Battant son précédent record en passant à seulement 6,1 millions de kilomètres au-dessus du Soleil, la sonde a traversé son atmosphère à une vitesse de 692 000 kilomètres par heure, plus rapide que n’importe quel objet fabriqué par l’homme.
Les survols précédents ont déjà permis aux scientifiques de mieux comprendre le Soleil. Lors de sa première entrée dans l’atmosphère solaire en 2021, la sonde a découvert que la limite extérieure de la couronne était parsemée de pics et de creux, contrairement aux prévisions. La sonde Parker Solar Probe a également identifié l’origine d’importantes structures en zigzag dans le vent solaire, appelées « carrefours », à la surface visible du Soleil : la photosphère.
Depuis son premier passage près du Soleil, le vaisseau spatial passe de plus en plus de temps dans la couronne solaire, où se déroulent la plupart des processus physiques les plus importants.
«Nous comprenons désormais la nature du vent solaire et son accélération lorsqu’il s’éloigne du Soleil», a déclaré Adam Szabo, chercheur pour la mission Parker Solar Probe au Centre de vol spatial Goddard de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland. «Ce survol rapproché nous permettra de recueillir davantage de données afin de comprendre son accélération à de plus grandes distances.»
La sonde Parker Solar Probe a également fait des découvertes dans le système solaire interne. Ses observations ont révélé comment les gigantesques explosions solaires appelées éjections de masse coronale (EMC) aspirent la poussière en traversant le système solaire, tandis que d’autres observations ont fourni des données inattendues sur les particules énergétiques solaires. Les survols de Vénus ont permis de documenter les émissions radio naturelles de son atmosphère, ainsi que la première image complète de son anneau de poussière orbital.
Le 13 décembre 2025, la sonde Parker Solar Probe de la NASA a effectué son 26e survol rapproché du Soleil, atteignant une nouvelle fois la distance record de 6,2 millions de kilomètres (3,8 millions de miles) de sa surface. La sonde a également atteint une vitesse record de 687 000 km/h (430 000 miles par heure), une marque qui, tout comme la distance, avait été établie et répétée lors des survols rapprochés des 24 décembre 2024, 22 mars, 19 juin et 16 septembre 2025. Parker Solar Probe restera sur cette orbite autour du Soleil et poursuivra ses observations. Les prochaines étapes de la mission, prévues pour fin 2026 et au-delà, sont actuellement à l’étude par la NASA.
Lors de ce survol rapproché du Soleil, qui a eu lieu du 8 au 18 décembre, quatre instruments scientifiques à bord de la sonde Parker ont recueilli des données sur l’atmosphère solaire, ou couronne. Ce survol, le cinquième à cette distance et à cette vitesse, a permis à la sonde d’effectuer des mesures inédites du vent solaire et de l’activité solaire durant la phase active du cycle solaire de 11 ans.
Les observations de Parker sur le vent solaire et les phénomènes solaires tels que les éjections de masse coronale et les conséquences des éruptions solaires sont essentielles pour faire progresser la compréhension du Soleil et des phénomènes à l’origine d’événements météorologiques spatiaux de haute énergie qui représentent un danger pour les astronautes, les satellites, le transport aérien et même les réseaux électriques terrestres. La compréhension des principes physiques fondamentaux de la météorologie spatiale permettra d’établir des prévisions plus fiables quant à la sécurité des astronautes lors des futures missions d’exploration de la Lune et de Mars.
La sonde solaire Parker a été développée dans le cadre du programme «Vivre avec une étoile» (LWS) de la NASA, visant à étudier les aspects du système Soleil-Terre ayant un impact direct sur la vie et la société. Le programme LWS est géré par le Centre de vol spatial Goddard de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland, pour la Direction des missions scientifiques de la NASA à Washington, D.C. Le Laboratoire de physique appliquée de l’Université Johns Hopkins gère le projet de sonde solaire Parker pour la NASA, assurant la conception, la construction et l’exploitation de la mission.
Cette illustration représente la limite de l’atmosphère solaire appelée surface d’Alfvén. Cette région semble passer d’une forme pointue à une texture mousseuse, marquant le point de non-retour pour la matière échappant à l’attraction magnétique du Soleil. Les plongées profondes dans la surface d’Alfvén effectuées par la sonde solaire Parker de la NASA, combinées aux mesures du vent solaire prises par d’autres engins spatiaux, ont permis aux scientifiques de suivre l’évolution de cette structure tout au long du cycle solaire et de cartographier cette limite jusqu’alors inexplorée. CfA/Melissa Weiss
Grâce au vaisseau spatial Parker de la NASA, les astronomes ont également créé les premières cartes bidimensionnelles continues de la limite extérieure de l’atmosphère solaire. À cette limite, que les scientifiques appellent la surface d’Alfvén, la matière solaire s’échappe du Soleil et se transforme en vent solaire: un flux de particules se propageant à des millions de kilomètres par heure dans toutes les directions à travers le système solaire, entrant en collision avec les planètes, les engins spatiaux et tout ce qui se trouve sur son passage.
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Les résultats de l’instrument SWEAP (Solar Wind Electrons Alphas and Protons) de la sonde spatiale Parker Solar Probe, publiés dans Astrophysical Journal Letters, montrent que cette limite devient plus large, plus rugueuse et présente des pics plus aigus à mesure que le Soleil devient plus actif au cours de son cycle solaire de 11 ans.
Les scientifiques utilisent d’autres observatoires solaires, comme Solar Orbiter (une sonde conjointe NASA/ESA) et Wind (une sonde de la NASA), pour commencer à cartographier la limite entre l’atmosphère solaire et le vent solaire. Cependant, la sonde Parker Solar Probe s’approche du Soleil plus près que n’importe quel autre engin spatial dans l’histoire ; si près qu’elle franchit régulièrement cette limite, confirmant ainsi directement les cartes et montrant comment cette limite évolue en fonction de l’activité solaire.
La connaissance précise de l’emplacement de cette limite critique pourrait aider les scientifiques à répondre à des questions importantes concernant l’atmosphère extérieure du Soleil, appelée couronne, et nous aider à comprendre comment l’activité solaire affecte le reste du système solaire, y compris la vie sur Terre et notre technologie.
SPHEREx, abréviation de Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer, a été lancé à 20h10 PDT le 11 mars 2025 à bord d’une fusée SpaceX Falcon 9 depuis le complexe de lancement 4 Est de la base aérienne de Vandenberg en Californie.
Outre SPHEREx, la fusée Falcon 9 transportait quatre petits satellites qui font partie de la mission PUNCH (Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere) de l’agence, qui étudiera comment l’atmosphère extérieure du Soleil est convertie en vent solaire.
«Toutes les activités scientifiques de la NASA sont interconnectées, et le lancement de SPHEREx et PUNCH par la même fusée double les possibilités de mener des expériences scientifiques exceptionnelles dans l’espace», a déclaré Niki Fox, administratrice adjointe de la Direction des missions scientifiques au siège de la NASA à Washington. «Je félicite les deux équipes pour leur exploration du cosmos, des galaxies lointaines à notre étoile la plus proche. J’ai hâte de recueillir des données dans les années à venir.»
Les contrôleurs au sol du Jet Propulsion Laboratory de la NASA, en Californie du Sud, qui gère le projet SPHEREx, ont établi le contact avec l’observatoire spatial à 21h31, heure du Pacifique. L’observatoire a entamé sa mission principale de deux ans après une période de vérification d’environ un mois durant laquelle les ingénieurs et les scientifiques s’assurent du bon fonctionnement du vaisseau spatial.
Les satellites PUNCH se sont séparés avec succès environ 53 minutes après leur lancement, et les contrôleurs au sol ont établi le contact avec les quatre engins spatiaux. Une période de mise en service de 90 jours a alors débuté, durant laquelle les quatre satellites ont été placés sur leur orbite optimale et leurs instruments ont été calibrés comme un seul «instrument virtuel» avant que les scientifiques ne commencent l’analyse des images du vent solaire.
Les deux missions sont conçues pour évoluer sur une orbite héliosynchrone basse, au-dessus de la ligne de séparation jour-nuit (également appelée terminateur), garantissant ainsi que le Soleil conserve toujours la même position par rapport au vaisseau spatial. Ceci est indispensable pour que SPHEREx puisse protéger son télescope du rayonnement solaire et de la chaleur (qui perturberaient les observations), et pour que PUNCH puisse bénéficier d’une vue dégagée dans toutes les directions autour du Soleil.
Le 11 mars 2025, l’observatoire SPHEREx (Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer) et les satellites PUNCH (Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere) de la NASA ont été lancés depuis la base aérienne de Vandenberg en Californie à bord d’une fusée Falcon 9 de SpaceX.
Pour atteindre ses objectifs scientifiques ambitieux, le projet SPHEREx crée une carte tridimensionnelle de l’ensemble du ciel tous les six mois, offrant une vue d’ensemble qui complète le travail des télescopes spatiaux qui observent des zones plus petites du ciel de manière plus détaillée, tels que le télescope spatial James Webb et le télescope spatial Hubble de la NASA.
Cette mission utilise la spectroscopie pour mesurer les distances de 450 millions de galaxies dans l’Univers proche. Leur distribution à grande échelle a été légèrement affectée par un phénomène appelé inflation, survenu il y a près de 14 milliards d’années et qui a provoqué une expansion de l’Univers d’un facteur mille milliards à mille milliards en une fraction de seconde après le Big Bang. La mission mesure également la luminosité totale de toutes les galaxies de l’Univers, ce qui permettra de mieux comprendre comment elles se sont formées et ont évolué au cours du temps cosmique.
La spectroscopie permet également de déterminer la composition des objets cosmiques, et le projet SPHEREx explorera notre galaxie à la recherche de réserves cachées de glace d’eau et d’autres molécules, comme le dioxyde de carbone, essentielles à la vie telle que nous la connaissons.
La sonde PUNCH de la NASA effectuera des observations tridimensionnelles globales du système solaire interne et de la couronne solaire, l’atmosphère externe du Soleil, afin de comprendre comment sa masse et son énergie sont converties en vent solaire – un flux de particules chargées s’étendant depuis le Soleil. La mission étudiera également la formation et l’évolution des phénomènes de météorologie spatiale, tels que les éjections de masse coronale, qui peuvent engendrer des tempêtes de particules énergétiques représentant un danger pour les engins spatiaux et les astronautes.
«L’espace entre les planètes n’est pas un vide absolu. Il est rempli de vents solaires turbulents qui bombardent la Terre», explique Craig DeForest, responsable scientifique de la mission au Southwest Research Institute. «La mission PUNCH vise à répondre à des questions fondamentales sur la façon dont les étoiles semblables à notre Soleil créent des vents stellaires et comment ceux-ci provoquent des phénomènes météorologiques spatiaux dangereux directement sur Terre.»
La mission SPHEREx est gérée par le Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA pour le compte de sa division d’astrophysique, au sein de la direction des missions scientifiques du siège de la NASA. Le télescope et le vaisseau spatial ont été construits par BAE Systems (anciennement Ball Aerospace). L’analyse scientifique des données SPHEREx sera menée par une équipe de chercheurs répartis dans dix institutions aux États-Unis, deux en Corée du Sud et une à Taïwan. Les données seront traitées et archivées à l’IPAC du California Institute of Technology (Caltech), qui gère le JPL pour la NASA. Le responsable scientifique de la mission est rattaché à Caltech et occupe également un poste au JPL. L’ensemble de données SPHEREx sera accessible au public dans les archives scientifiques infrarouges NASA-IPAC.
Le Southwest Research Institute (SwRI) dirige la mission PUNCH et a construit les quatre satellites ainsi que l’instrument Wide Field Imager à son siège de San Antonio, au Texas. L’instrument Narrow Field Imager a été construit par le Naval Research Laboratory à Washington. La gestion de la mission est assurée depuis les bureaux du SwRI à Boulder, dans le Colorado, et est gérée par le Bureau du programme Explorers du Centre de vol spatial Goddard de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland, pour le compte de la Direction des missions scientifiques de la NASA à Washington.
En novembre 2025, l’observatoire Carruthers Geocorona de la NASA a reçu ses premières images spatiales, révélant des vues rares de la Terre et de la Lune en lumière ultraviolette. Ces images, prises le 17 novembre – plusieurs mois avant le début de la phase scientifique de la mission – confirment le bon fonctionnement du vaisseau spatial et laissent entrevoir les incroyables panoramas qui nous attendent.
Les images initiales comprennent deux images acquises par le camérar grand angle Carruthers et deux images acquises par la caméra à angle étroit. Chaque caméra a capturé deux vues distinctes : l’une montrant un large spectre de lumière ultraviolette lointaine, et l’autre montrant la lumière de la géocouronne terrestre.
Ces premières images ont été prises avec des temps de pose courts de cinq minutes, juste assez longs pour confirmer le bon fonctionnement de l’instrument. Lors de la phase scientifique principale, Carruthers effectuera des poses de 30 minutes, ce qui permettra de révéler des détails encore plus subtils de la géocouronne et d’observer comment l’atmosphère externe de la Terre réagit aux variations du rayonnement solaire.
Ces quatre images représentent les premières observations de la mission géocouronne de l’Observatoire Carruthers. Elles ont été acquises le 17 novembre 2025, depuis un point proche du point de Lagrange L1 du système Soleil-Terre, grâce aux instruments d’imagerie à grand champ (colonne de gauche) et à champ étroit (colonne de droite) du vaisseau spatial. Les images ont été prises dans l’ultraviolet lointain (ligne du haut) et dans la gamme de longueurs d’onde de la lumière émise par l’hydrogène atomique, connue sous le nom de raie Lyman-alpha (ligne du bas). La Terre est le grand cercle brillant au centre de chaque image; la Lune est le petit cercle situé en dessous et à sa gauche. Le halo diffus autour de la Terre sur les images de la ligne du bas correspond à la géocouronne: la lumière ultraviolette émise par l’exosphère terrestre, la couche la plus externe de l’atmosphère. La surface lunaire brille encore en Lyman-alpha car sa surface rocheuse réfléchit toutes les longueurs d’onde de la lumière solaire; c’est pourquoi il est important de comparer les images Lyman-alpha avec celles prises à travers un filtre ultraviolet large. Des images en ultraviolet lointain, prises avec un faisceau étroit, ont également permis de distinguer deux étoiles d’arrière-plan, dont la température de surface doit être environ deux fois supérieure à celle du Soleil pour qu’elles soient aussi brillantes dans cette gamme de longueurs d’onde. NASA/Observatoire Geocorona Carruthers
Le 10 décembre 1974, la NASA lançait Helios 1, le premier de deux engins spatiaux conçus pour l’observation rapprochée du Soleil. Dans le cadre de l’un des plus importants programmes internationaux de l’époque, la République fédérale d’Allemagne (également connue sous le nom d’Allemagne de l’Ouest) fournissait le vaisseau spatial, le Centre de vol spatial Goddard de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland, était responsable de la participation américaine, et le Centre de recherche Lewis de la NASA (aujourd’hui Centre Glenn) à Cleveland fournissait le lanceur.
Équipée de dix instruments, Helios 1 effectua son premier survol du Soleil le 15 mars 1975, s’approchant et se déplaçant plus vite que tout autre engin spatial auparavant. Helios 2, lancée en 1976, passa encore plus près. Les deux sondes dépassèrent largement leur durée de vie prévue de 18 mois, fournissant des données inédites depuis des points d’observation uniques.
Le vaisseau spatial Helios-1, entièrement assemblé, est prêt pour le lancement. NASA
La société ouest-allemande Messerchmitt-Bölkow-Blohm a construit deux sondes Helios – les premiers engins spatiaux non soviétiques et non américains à être placés en orbite héliocentrique – pour l’agence spatiale ouest-allemande DFVLR (aujourd’hui DLR). Chaque sonde Helios, d’un poids de 370 kg, embarquait dix instruments américains et ouest-allemands, totalisant 72 kg, destinés à l’étude du Soleil et de son environnement. Parmi ces instruments figuraient des détecteurs de particules de haute énergie pour mesurer le vent solaire, des magnétomètres pour étudier le champ magnétique solaire et les variations des ondes électriques et magnétiques, ainsi que des détecteurs de micrométéorites. Après leur activation et leur mise en service, les opérateurs du centre de contrôle allemand près de Munich ont piloté les engins spatiaux et collecté les premières données. Afin de répartir uniformément le rayonnement solaire, les engins effectuaient une rotation sur leur axe à une vitesse d’une seconde, et des miroirs optiques placés à leur surface réfléchissaient la majeure partie de la chaleur.
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Des techniciens placent la sonde solaire Helios dans sa coiffe. NASA
Helios 1 a été lancée le 10 décembre 1974 à 2 h 11 (heure de l’Est) depuis le complexe de lancement 41 de la base aérienne de Cap Canaveral (aujourd’hui la Force spatiale américaine) à bord d’une fusée Titan IIIE-Centaur. Il s’agissait du premier vol réussi de cette fusée, alors la plus puissante au monde, après l’échec de l’étage supérieur Centaur lors de son vol inaugural le 11 février 1974. Le succès du lancement d’Helios 1 a permis à la Titan IIIE-Centaur d’acquérir la confiance nécessaire pour lancer les sondes Viking (orbiteurs et atterrisseurs) vers Mars en 1976, puis la sonde Mariner (rebaptisée Voyager) en 1977, qui a entamé son voyage autour du système solaire externe. L’étage supérieur Centaur a placé Helios 1 sur une orbite solaire de 190 jours, son périhélie (point le plus proche du Soleil) se situant à l’intérieur de l’orbite de Mercure. Quelques jours après le lancement, les ingénieurs mirent en service dix instruments de la sonde, et le 16 janvier 1975, celle-ci fut déclarée pleinement opérationnelle. Le 15 mars, Helios 1 atteignit son point le plus proche du Soleil à 46,5 millions de kilomètres, une distance jamais atteinte auparavant par aucun autre engin spatial – le précédent record étant détenu par Mariner 10 lors de ses trois survols de Mercure. Helios 1 établit également un record de vitesse, atteignant 238 000 kilomètres par heure au périhélie. La température dans certaines parties de la sonde atteignit 127 °C, mais les instruments continuèrent de fonctionner sans problème. Lors du second passage au périhélie, le 21 septembre, la température atteignit 132 °C, affectant le fonctionnement de certains instruments. Helios 1 continua de fonctionner et de transmettre des données utiles jusqu’à la défaillance de ses récepteurs principal et de secours, et jusqu’à ce que son antenne haute performance cesse d’être pointée vers la Terre. Les contrôleurs au sol ont mis le vaisseau spatial hors service le 18 février 1985, et la dernière communication a été établie le 10 février 1986.
Le vaisseau spatial Helios 1 est monté sur une fusée Titan IIIE-Centaur au complexe de lancement 41 de la base aérienne de Cap Canaveral (aujourd’hui Force spatiale) en Floride.
Le vaisseau spatial Helios 2 a été lancé le 15 janvier 1976 et a suivi une trajectoire similaire à celle de son prédécesseur, mais en s’approchant encore plus près du Soleil. Le 17 avril, il est passé à moins de 43 millions de kilomètres du Soleil, atteignant une vitesse record de 241 000 km/h. À cette distance, le vaisseau a reçu 10 % de chaleur solaire en plus que son prédécesseur. Le 3 mars 1980, l’émetteur de liaison descendante d’Helios 2 est tombé en panne, empêchant toute nouvelle transmission de données exploitables. Le 7 janvier 1981, les contrôleurs ont procédé à son arrêt. Les scientifiques ont comparé les données des instruments d’Helios avec des données similaires recueillies par d’autres engins spatiaux, tels que les plateformes de surveillance interplanétaire Explorer 47 et 50 en orbite terrestre, les orbiteurs solaires Pioneer et Pioneer 10 et 11 dans le système solaire externe. Outre l’observation du Soleil, les sondes Helios 1 et 2 ont étudié les queues de poussière et d’ions des comètes C/1975V1 West, C/1978H1 Meier et C/1979Y1 Bradfield. Les données recueillies par ces sondes ont considérablement enrichi nos connaissances sur le Soleil et son environnement et soulevé de nouvelles questions auxquelles les futurs engins spatiaux, opérant depuis des points d’observation uniques, tenteront de répondre.
Illustration de la NASA montrant le vol de la sonde Helios avec tous ses bras déployés.
La mission conjointe ESA/NASA Ulysses a étudié le Soleil depuis l’espace, au-dessus de ses pôles. Lancée par la navette spatiale Discovery lors de la mission STS-41 le 6 octobre 1990, Ulysses a utilisé la gravité de Jupiter pour s’élever hors du plan de l’écliptique et survoler la région polaire sud du Soleil de juin à novembre 1994, puis la région polaire nord de juin à septembre 1995. Ulysses a poursuivi son exploration unique lors de multiples survols polaires jusqu’au 30 juin 2009, près de 19 ans après son lancement et plus de quatre fois plus longtemps que prévu initialement. La sonde solaire Parker de la NASA, lancée le 12 août 2018, a effectué des survols de plus en plus rapprochés du Soleil, notamment un passage à travers sa couronne, battant ainsi le record de distance établi par Helios 2. Parker a atteint son premier périhélie à une distance de 24 millions de kilomètres le 5 novembre 2018, et son passage au plus près du Soleil, à seulement 6,2 millions de kilomètres (soit 4,5 % de la distance Terre-Soleil), est prévu pour le 24 décembre 2024. La sonde Solar Orbiter de l’ESA, lancée le 10 février 2020, a débuté ses opérations scientifiques en novembre 2021. Elle embarque 10 instruments, dont des caméras qui ont transmis les images les plus précises du Soleil, y compris de ses régions polaires, depuis une distance allant jusqu’à 42 millions de kilomètres.
Illustration du vaisseau spatial Wheeliss au-dessus du pôle solaire. NASA
Illustration de la sonde solaire Parker lors de son passage au plus près du Soleil. NASA
La sonde Solar Orbiter de l’ESA observe le Soleil. NASA
La mission SunRISE étudiera les éruptions radio solaires et cartographiera le champ magnétique du Soleil, de la couronne externe jusqu’à l’espace interplanétaire. Les éruptions radio solaires se produisent lorsque l’énergie colossale stockée dans le champ magnétique du Soleil accélère les particules à des vitesses très élevées.
Ces particules énergétiques peuvent se propager dans tout le système solaire et impacter les engins spatiaux situés au-delà de la zone protectrice du champ magnétique terrestre. Comprendre les mécanismes à l’origine de ces éruptions permettra de mieux appréhender l’impact du rayonnement solaire sur l’environnement spatial et, par conséquent, d’assurer une meilleure protection aux astronautes et aux satellites.
La NASA prévoit de lancer sa mission SunRISE (Sun Radio Interferometer Space Experiment) durant l’été 2026. Cette mission d’héliophysique sera lancée à bord d’une fusée Vulcan Centaur de United Launch Alliance, sous l’égide du Commandement des systèmes spatiaux des États-Unis.
Les éruptions radio solaires peuvent atteindre la Terre peu avant d’émettre des particules potentiellement dangereuses. La mission SunRISE possède la capacité unique d’imager la position approximative de l’éruption et la direction de propagation des particules énergétiques, ce qui pourrait aider les prévisionnistes de la météorologie spatiale à mieux comprendre la trajectoire d’un événement radiatif imminent et à en prédire l’impact.
Le projet SunRISE de la NASA se compose de six petits satellites, visibles à gauche, alignés dans une salle blanche, leurs panneaux solaires déployés. Ils voleront en formation, comme illustré dans l’illustration de droite, et formeront un grand radiotélescope en orbite terrestre basse. Laboratoire de dynamique spatiale/Allison Bills (photo) ; NASA/JPL-Caltech
Le satellite SunRISE, composé de six petits satellites de la taille d’un grille-pain, fonctionnera comme un unique radiotélescope de grande taille, d’environ 10 kilomètres de diamètre, transmettant des données vers la Terre via le réseau de communication avec l’espace lointain de la NASA. L’équipe SunRISE utilisera les informations précises de synchronisation et de position fournies par chaque petit satellite pour combiner les données d’un radiotélescope virtuel, grâce à une technique appelée interférométrie. SunRISE observe le Soleil dans les bandes radio absorbées par les hautes couches de l’atmosphère terrestre, une région appelée ionosphère. Depuis l’espace, SunRISE peut mener des recherches scientifiques inaccessibles aux radiotélescopes terrestres.
La mission SunRISE complétera d’autres missions d’héliophysique de la NASA, telles que l’Observatoire des relations solaires et terrestres (SERO), la sonde solaire Parker et le satellite Solar Orbiter, une collaboration internationale entre l’ESA (Agence spatiale européenne) et la NASA.
La mission SunRISE de la NASA est gérée par la Division d’héliophysique de la Direction des missions scientifiques de la NASA, au siège de l’agence à Washington, D.C. Ces missions font partie du programme Explorers, géré par le Centre de vol spatial Goddard de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland. Les opérations scientifiques sont menées par l’Université du Michigan à Ann Arbor, qui en assure également le centre. La gestion du projet est assurée par le Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud, une division du California Institute of Technology (Caltech) à Pasadena, en Californie, qui fournit également le centre de contrôle de la mission. La sonde SunRISE a été construite par le Laboratoire de dynamique spatiale de l’Université de l’Utah.
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