Les éclipses solaires totales sont rares, mais exactement à quel point il est maintenant rare pour le débat après que l’Agence spatiale européenne a fait ses débuts les premières images aujourd’hui (16 juin) à partir de deux nouveaux satellites qui fonctionnent ensemble comme une « machine à éclipse ».
Les éclipses solaires totales se produisent actuellement 14 fois tous les 18 ans et 11 jours quelque part sur Terre, ce qui est un tous les 16 mois, en moyenne. Selon la NASA, ils se produisent une fois tous les 366 ans dans un endroit spécifique.
Ne nécessitant ni la géographie chanceuse ni la patience, la mission European Space Agency (ESA) Proba-3, qui a été lancée sur une fusée PSLV-XL du Satish Dhawan Space Center en Inde le 5 décembre 2024, vient de renvoyer ses premières images qui impressionnent certainement les chasseurs d’éclipse à travers le monde. La mission est la première à voir deux satellites orbiter dans une « formation de précision », avec l’une agissant comme la lune pour éclipser le soleil devant l’autre, qui pointe un télescope au soleil pour capturer sa couronne insaisissable.
Une décennie en préparation, ces premières images – de la première démo de formation réussie de la mission le 23 mai – sont un aperçu de ce qui va arriver.
La couronne du soleil
La couronne solaire, l’atmosphère extérieure du soleil, est un mystère. La photosphère du soleil, sa surface, est d’environ 10 000 degrés Fahrenheit (5 500 degrés Celsius), mais la couronne est de deux millions de degrés Fahrenheit (plus de 1,1 million de degrés C) – environ 200 fois plus chaud. Les scientifiques doivent savoir pourquoi et comment c’est le cas, principalement parce que la couronne est l’endroit où le vent solaire est généré.
« En plus d’être une chose incroyable à voir, la couronne est également un laboratoire pour la physique du plasma et la principale source de temps spatial », a déclaré Andrei Zhukov, chercheur principal de l’association des vaisseaux spatiaux pour l’observatoire royal et de l’imagerie sur la couronne du Soleil (Aspiics) au Belgium, en Belgique.
Capturer une proéminence
Les observations de la couronne sont cruciales pour comprendre les phénomènes tels que les éjections de masse solaire et de masse coronale, qui peuvent perturber les systèmes de puissance et de communication de la Terre et produire des affichages spectaculaires des lumières du Nord. Cependant, les images de Proba-3 aideront également les physiciens solaires à voir les caractéristiques de la couronne qui sont parfois visibles par les observateurs des éclipses solaires totales. « Parfois, des nuages de plasma relativement froid sont observés près du soleil, créant ce que nous appelons une importance », a déclaré Zhukov. Les proéminences sont beaucoup plus froides que le plasma chaud environnant à un million de degré dans la couronne, bien qu’environ 10 000 degrés Celsius. « Nous sommes très heureux d’avoir pu capturer une de ces structures dans l’une des premières images ASPIICS », a déclaré Zhukov.
Coronagraphes dans l’espace
Mais il y a un problème. Le disque du soleil est un million de fois plus brillant que la couronne et submerge complètement l’œil humain. La seule fois où la couronne peut être vue, c’est lors d’une éclipse solaire totale. « Ils sont gênants, ils sont rares et ne durent que quelques minutes », a déclaré Zhukov. «
Un coronagraphe est un dispositif attaché à un télescope qui bloque la lumière directe d’une étoile – dans ce cas, le soleil – de sorte que tout ce qui est autour peut être vu. Parfois, ce sont des exoplanètes. Dans ce cas, c’est la couronne. Malheureusement, l’atmosphère de la Terre disperse cette lumière. En bref, ils fonctionnent beaucoup mieux dans l’espace. « Les coronagraphes actuels ne sont pas à la hauteur de Proba-3, qui observera la corona du soleil presque jusqu’au bord de la surface solaire », explique Jorge Amaya, coordinateur de la modélisation météorologique de l’espace à l’ESA. « Jusqu’à présent, cela n’était possible que pendant les éclipses solaires naturelles. »
Les premières images de Proba-3
En mars, les deux vaisseaux spatiaux de ProbA-3 – le satellite Coronagraph et le satellite des occulteurs – ont aligné 500 pieds (150 mètres) séparément avec une précision de millimètres pendant plusieurs heures sans intervention au sol. L’occulteur a réussi à bloquer le disque du soleil pour lancer une ombre sur Aspiics – l’instrument optique sensible du coronagraphe qui capture la couronne. « Le fait d’avoir deux vaisseaux spatiaux d’une forme de coronagraphe géant dans l’espace nous a permis de capturer la couronne intérieure avec de très faibles niveaux de lumière errante dans nos observations, exactement comme nous le nous attendions », a déclaré Damien Galano, directeur de mission Proba-3. « J’étais absolument ravi de voir les images, d’autant plus que nous les avons obtenues lors du premier essai », a déclaré Zhukov. « C’est juste un teaser parce que nous sommes toujours en phase de mise en service. »
Comment les images de ProbA-3 sont créées
Les images elles-mêmes ont été traitées par des scientifiques et des ingénieurs du ASPIics Science Operations Center de l’Observatoire royal de Belgique. Chaque image complète – couvrant la zone du soleil occulté au bord du champ de vision – est 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 couronne », a déclaré Zhukov. « 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. »
Proba-3 créera environ 1 000 heures d’images de la Corona au cours de sa mission de deux ans – et tout le monde pourra télécharger les données. « Nous avons une politique de données ouvertes – les données non calibrées seront publiées immédiatement afin que tout le monde puisse calibrer ses propres données », a déclaré Zhukov.
Orbite de proba-3
Les satellites Proba-3 à énergie solaire ont une orbite elliptique avec un périgée (point le plus proche) de 373 miles (600 kilomètres) et un apogée de 37 000 miles (60 000 kilomètres). Ils ne volent en formation que lorsqu’ils sont proches de l’apogee parce que c’est à ce moment que la gravité de la Terre, son champ magnétique et sa traînée atmosphérique sont les plus faibles. Cela permet aux satellites d’utiliser un propulseur minimal pour tenter de voler en formation. Le satellite Coronagraph se positionne à 492 pieds (150 mètres) derrière le satellite des occultants – deux ordres de grandeur plus loin que tout autre coronagraphe spatial – avec le vol de formation effectué jusqu’à un seul millimètre de précision. L’occulteur de 4,4 pieds (1,4 mètre) projette une ombre de 3,15 pouces (8 centimètres) sur le coronagraphe. Remarquablement, tout est fait de manière autonome, avec Proba pour « Projet pour l’autonomie embarquée ».
« La précision obtenue est extraordinaire », a déclaré Dietmar Pilz, directeur de la technologie, de l’ingénierie et de la qualité de l’ESA. « Il valide nos années de développement technologique et positionne l’ESA à l’avant-garde des missions de vol. »
La première éclipse solaire artificielle
Proba-3 n’est pas unique. Une mission conjointe entre les États-Unis et l’Union soviétique, le projet d’essai d’Apollo-soyuz en 1975 a vu la première observation coronale utilisant le vol de formation, avec le spatial Apollo agissant comme un coronagraphe improvisé, permettant à l’équipage de Soyouz de photographier la corona solaire. « Tout a été fait à la main – l’image a été prise à travers une fenêtre d’un vaisseau spatial Soyouz », a déclaré Zhukov. Les résultats ont été décevants, principalement parce que les gaz de propulseur autour du vaisseau spatial dispersaient la lumière.
Avec Proba-3, le concept est devenu une réalité, et les éclipses solaires artificielles seront possibles, révélant la couronne solaire intérieure sans avoir besoin d’attendre une éclipse solaire totale. Cela dissuadera-t-il les chasseurs d’éclipse? Absolument pas!
Cet article a été initialement publié sur Space.com.
