Environ un mois avant de commencer son vol de recherche dans la stratosphère, l’observatoire solaire embarqué Sunrise III a regardé le Soleil pour la première fois depuis son site de lancement au cercle polaire arctique. En juin, Sunrise III décollera du Esrange Space Center, la base de ballons et de fusées de l’Agence spatiale suédoise (SSC) à Kiruna (Suède), et montera à une altitude d’environ 35 kilomètres. Au cours de son vol de plusieurs jours, il prendra alors des mesures uniques du Soleil. De cette façon, les processus dans la chromosphère, la couche hautement dynamique entre la surface visible et l’atmosphère extérieure du Soleil, deviendront visibles plus précisément que jamais. Dans les semaines restantes jusqu’au lancement, les équipes techniques et scientifiques d’Allemagne, d’Espagne, du Japon et des États-Unis prépareront tous les systèmes et les instruments scientifiques pour leur mission et répéteront les procédures de vol et les opérations.
Depuis début avril, le centre spatial d’Esrange à Kiruna (Suède) est le théâtre des derniers préparatifs du vol de Sunrise III. Démonté en pièces détachées, tout le matériel, y compris la nacelle, le télescope solaire et les instruments scientifiques, y avait voyagé par camion depuis l’Institut Max Planck pour la recherche sur le système solaire (MPS) à Göttingen (Allemagne). Le MPS dirige la mission. Depuis, les températures glaciales allant jusqu’à -15 degrés Celsius et la neige battante qui régnaient à l’arrivée ont cédé la place à des conditions plus tolérables. La soi-disant « première lumière », le premier aperçu du Soleil de Sunrise III, a eu lieu à des températures proches de zéro.
« Le lancement depuis le cercle polaire arctique implique un effort logistique considérable », déclare Andreas Korpi-Lagg, responsable du projet Sunrise III et scientifique MPS, en revenant sur les derniers mois. Mais pour le succès scientifique de la mission, le site de lancement éloigné dans le Grand Nord est crucial. Étant donné que le Soleil ne se couche pas au-delà du cercle polaire arctique en été, Sunrise III peut enregistrer des données d’observation 24 heures sur 24 pendant son vol. Au sol, les chercheurs qui étudient le Soleil trouvent les meilleures conditions d’observation dans des endroits comme Hawaï, les îles Canaries et le sud-ouest des États-Unis. Mais là-bas, même pendant la meilleure saison d’observation, généralement au début de l’été, les mesures sont généralement limitées à quelques heures par jour.
Crédit : Société Max Planck
Un autre des avantages de Sunrise III est son altitude d’observation. Au lancement, un énorme ballon rempli d’hélium soulève l’observatoire de six mètres de haut dans la stratosphère à une hauteur d’environ 35 kilomètres. Le vent porte alors les deux vers l’ouest. A cette altitude, qui marque presque la transition vers l’espace, l’atmosphère est si ténue que les turbulences de l’air ne gênent pas la vue. De plus, Sunrise III a accès au rayonnement ultraviolet du Soleil, dont la majeure partie est absorbée par l’atmosphère terrestre. « Seules les sondes dans l’espace offrent de meilleures conditions d’observation », explique le chercheur principal de Sunrise III, Sami Solanki, directeur au MPS.
Lors de la première lumière à Kiruna, Sunrise III est resté au sol. Le jalon ne fournit pas principalement des données scientifiquement significatives du Soleil, mais plutôt la possibilité de tester et de calibrer tous les systèmes avec la lumière naturelle du soleil. Avec précaution, la grue dans le grand hall, qui sert de « maison » à Sunrise III au centre spatial d’Esrange, soulève l’observatoire de six tonnes à quelques centimètres du sol. La porte du couloir s’ouvre. Pour la première fois, la nacelle s’aligne automatiquement sur le Soleil, comme elle le fera pendant le vol de recherche. Les rayons du soleil tombent dans le télescope et de là atteignent les instruments scientifiques et le système de stabilisation d’image. Devant leurs écrans d’ordinateur plus au fond du hall, les équipes scientifiques et d’ingénierie surveillent la réaction des systèmes.
Sunrise III est équipé de trois instruments scientifiques. Ensemble, ils fournissent des données d’observation complètes de la région juste en dessous de la surface visible du Soleil jusqu’à la chromosphère supérieure, à environ 2 000 kilomètres au-dessus. Ils captent la lumière infrarouge, visible et ultraviolette de cette région, permettant ainsi de visualiser les processus dynamiques et les champs magnétiques. De plus, Sunrise III contient un système sophistiqué de stabilisation d’image. Il garantit que l’observatoire enregistre des données très précises même sur le ballon vacillant. Si un tireur sur cible voulait tirer de la même manière « sans oscillation », il devrait tenir son équipement si stable que le tir ne soit pas dévié de plus de l’épaisseur d’un cheveu sur une distance de sept kilomètres.
La chromosphère du Soleil se situe entre sa surface visible et son atmosphère extérieure, la couronne. Dans cette couche de liaison, un énorme saut de température a lieu : des 6 000 degrés Celsius relativement modérés à la surface jusqu’à 20 000 degrés Celsius. Dans les couches supérieures, les températures montent alors jusqu’à un million de degrés Celsius. « Même après des décennies de recherche solaire moderne, la chromosphère reste mystérieuse », déclare Solanki. « Une multitude de processus que nous ne comprenons pas encore complètement se produisent dans la chromosphère et alimentent la couronne en énergie », ajoute-t-il. De concert, ces processus génèrent non seulement les températures incroyablement élevées de la couronne, mais facilitent également les violentes éruptions au cours desquelles le Soleil projette à plusieurs reprises des particules et des radiations dans l’espace.
Les données d’observation de Sunrise III fourniront la meilleure résolution d’altitude à ce jour à partir de la chromosphère : plus précisément que jamais, il sera possible d’attribuer des processus individuels à une altitude exacte au-dessus de la surface solaire. « Avec Sunrise III, nous serons en mesure de suivre les processus dans la chromosphère mieux que jamais », déclare Achim Gandorfer, scientifique du projet Sunrise III.
Plusieurs semaines s’écouleront avant que le vol aventureux de Sunrise III ne commence et que l’observatoire recueille ses premières données. Pendant ce temps, tous les systèmes seront mis en service et les procédures en vol seront pratiquées. « Le vol ne durera que quelques jours. Tout doit se dérouler sans heurts dès le début », déclare Korpi-Lagg. Selon la vitesse du vent, Sunrise III atteindra les régions inhabitées du nord-est du Canada après environ cinq à sept jours. Là, l’observatoire atterrira en parachute.
La date exacte de lancement, cependant, est déterminée par la météo. S’il y a des précipitations, Sunrise III ne peut pas décoller ; des vents calmes sont également requis. « Nos préparatifs se déroulent comme prévu. Nous serons prêts à lancer début juin », déclare Korpi-Lagg. La phase finale de l’aventure a commencé.