Six des petits satellites SunRISE de la NASA travailleront ensemble, créant le plus grand radiotélescope jamais lancé pour détecter et suivre les événements météorologiques spatiaux explosifs dangereux.
Construire un télescope de 6 miles de large (10 kilomètres de large) dans l’espace peut ressembler à de la science-fiction. Mais grâce à la puissance combinée de six satellites de la taille d’un grille-pain, c’est ce que sera SunRISE de la NASA : un énorme radiotélescope en orbite qui aidera à approfondir la compréhension des scientifiques des événements météorologiques spatiaux explosifs. Ces phénomènes génèrent un rayonnement de particules qui peut mettre en danger les astronautes et la technologie dans l’espace tout en ayant un impact négatif sur les communications et les réseaux électriques sur Terre.
En prévision du lancement prévu en 2024 de SunRISE – abréviation de Sun Radio Interferometer Space Experiment – le premier de ces petits satellites a déjà été achevé au Laboratoire de dynamique spatiale (SDL) de l’Utah State University à Logan, qui est engagé pour construire, tester et commande les six satellites pour la NASA.
« C’est vraiment excitant de voir les véhicules spatiaux se rassembler », a déclaré Jim Lux, chef de projet SunRISE au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud. « Dans quelques années, ces satellites formeront un vaste télescope spatial observant le soleil d’une manière impossible depuis la surface de la Terre. »
Chaque petit satellite, ou SmallSat, agira comme une seule antenne pour détecter les rafales d’ondes radio provenant de l’atmosphère surchauffée du soleil, connue sous le nom de couronne. Équipés de quatre perches d’antenne télescopiques qui s’étendent sur environ 10 pieds (2,5 mètres) pour former un « X », ils orbiteront autour de la Terre à environ 22 000 miles (36 000 kilomètres), se regroupant pour tracer un radiotélescope virtuel.
Cette animation montre les six SunRISE SmallSats traçant un télescope spatial virtuel alors qu’ils détectent un sursaut radio solaire (représenté par des ondulations bleues) puis transmettent leurs données (représentées par des lignes ondulées vertes) au Deep Space Network sur Terre. Crédit : NASA
Une fois que le Deep Space Network de la NASA aura reçu les signaux des six SmallSats, les scientifiques utiliseront la technique de l’interférométrie pour créer un radiotélescope à grande ouverture aussi large que la distance entre les SmallSats les plus éloignés, soit environ 10 kilomètres.
Les radiotélescopes au sol, tels que l’emblématique Karl G. Jansky Very Large Array au Nouveau-Mexique, utilisent souvent l’interférométrie pour combiner la puissance d’observation de nombreuses antennes individuelles. Mais SunRISE aura un avantage unique sur ses cousins au sol : il sera capable de « voir » les longues longueurs d’onde radio qui sont bloquées par une partie de la haute atmosphère de notre planète connue sous le nom d’ionosphère. Cela signifie que SunRISE déterminera où les rafales radio solaires, ou les émissions soudaines d’ondes radio de type événement, éclatent plus haut dans la couronne solaire. Ensuite, l’équipe SunRISE peut créer des cartes détaillées de leurs positions en 3D.
Météo spatiale dangereuse
La couronne solaire est un foyer d’activité, où de puissants champs magnétiques et des particules solaires surchauffées se mélangent, provoquant des éruptions solaires et des éjections de masse coronale (CME). Les éruptions et les CME peuvent, à leur tour, accélérer les particules énergétiques solaires, qui proviennent également de la couronne, créant un danger pour les activités humaines dans tout le système solaire. Les sursauts radio solaires ont été associés à des événements de particules énergétiques solaires et sont connus pour précéder leur arrivée sur Terre de plusieurs dizaines de minutes.
En localisant les emplacements des sursauts radio solaires, SunRISE illustrera comment une alerte précoce des événements entrants de particules énergétiques solaires pourrait être bénéfique. Et si les scientifiques peuvent localiser les régions d’accélération des particules en suivant les sursauts radio solaires par rapport à l’endroit où se produisent les CME, ils peuvent étudier comment les CME conduisent aux sursauts radio. En plus de fournir des images 3D, SunRISE cartographiera le schéma des lignes de champ magnétique solaire qui s’étendent loin dans l’espace interplanétaire lorsque les sursauts radio sont générés le long de celles-ci. Le télescope surveillera constamment le soleil pour détecter des sursauts radio au hasard dans toute la couronne.
« Le but ultime de la mission est d’aider les scientifiques à mieux comprendre les mécanismes à l’origine de ces événements météorologiques spatiaux explosifs », a déclaré Justin Kasper, chercheur principal de SunRISE à l’Université du Michigan à Ann Arbor. « Ces particules solaires à haute énergie peuvent mettre en danger les astronautes et la technologie non protégés. En suivant les sursauts radio associés à ces événements, nous pouvons être mieux préparés et informés. »
Les observations de la mission seront utilisées conjointement avec les données d’autres missions spatiales et d’observatoires au sol. Par exemple, SunRISE peut imager des sursauts radio solaires alors que la sonde solaire Parker de la NASA les traverse, offrant une opportunité de voir comment les particules énergétiques solaires sont accélérées. Et en combinant les données de SunRISE avec les observations faites par l’Observatoire solaire et héliosphérique (SOHO) de la NASA-ESA, les scientifiques seront en mesure de déterminer comment et où les CME peuvent déclencher différents types de sursauts radio lorsqu’ils se déplacent du soleil, et combien de des particules accélérées arrivent au voisinage de la Terre.