Parker (sonde spatiale)

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
(Redirigé depuis Parker Solar Probe)
Aller à : navigation, rechercher
Page d'aide sur l'homonymie Pour les articles homonymes, voir Parker.
Parker
Description de cette image, également commentée ci-après

Survol du Soleil (vue d'artiste).

Données générales
Organisation NASA
Constructeur Applied Physics Laboratory
Programme Living With a Star
Domaine Étude de la couronne solaire
Type de mission Orbiteur
Statut En développement
Lancement août 2018
Lanceur Delta IV Heavy
Fin de mission 2025
Caractéristiques techniques
Masse au lancement 685 kg
Satellite de Soleil
Orbite héliocentrique
Périgée 0,25 [unité astronomique
Apogée 0,73 UA
Période 88 jours
Site site officiel
Principaux instruments
SWEAP Vent solaire
WISPR Coronographe
ISIS Particules énergétiques
FIELDS Magnétomètre, champ électrique

La sonde solaire Parker (en anglais Parker Solar Probe)[1], antérieurement NASA Solar Probe puis Solar Probe Plus (SPP), est un observatoire solaire spatial développé par l'agence spatiale américaine, la NASA, dont le lancement est planifié pour 2018. Son objectif est d'étudier in situ la couronne solaire partie extérieure de l'atmosphère du Soleil qui s'étend jusqu'à plusieurs millions de kilomètres de l'astre. L'échauffement de la couronne solaire et l'accélération du vent solaire qui en émane sont deux phénomènes découverts au milieu du 20e siècle qui résultent de processus aujourd'hui mal compris. Pour résoudre ces énigmes Parker Solar Probe va étudier la région inexplorée de l'espace située à moins de 0,3 unités astronomiques (UA) du Soleil. Durant la phase de recueil des données qui doit durer de 2018 à 2025 l'observatoire solaire circule sur une orbite de faible inclinaison orbitale dont le périgée se trouve près du Soleil et l'apogée se situe au niveau de l'orbite de Vénus. L'assistance gravitationnelle de cette planète est utilisée pour réduire progressivement le périgée. L'observatoire spatial doit effectuer 24 passages à moins de 0,17 UA dont trois à moins de 0,045 UA (9,86 rayons solaires).

D'une masse de 685 kg l'observatoire est protégé du flux thermique intense par un bouclier épais. Parker Solar Probe emporte 4 suites d'instruments scientifiques, représentant une masse totale d'environ 50 kg, développés principalement par des laboratoires américains. Ces instruments vont mesurer les champs électrique et magnétique, caractériser les particules énergétiques, étudier les ondes radio et de plasma et effectuer des prises de vue de la couronne solaire. La mission, qui fait partie du programme Living With a Star de la NASA, a un cout total évalué à environ 1,5 milliards US$. La construction de l'observatoire solaire est réalisée par le laboratoire de physique appliquée de l’Université Johns-Hopkins.

Historique[modifier | modifier le code]

Le projet Solar Probe de 2005, non retenu, nécessitait un énorme bouclier thermique cônique, pour survivre au passage à 4 rayons solaires de notre étoile (vue d'artiste).
Assemblage de Parker Solar Probe.

Un objectif scientifique identifié depuis le début de l'ère spatiale[modifier | modifier le code]

La découverte du vent solaire (au début des années 1960) et des caractéristiques de la couronne solaire plusieurs centaines de fois plus chaudes que la surface du Soleil (au cours de la décennie 1940) constituent deux avancées majeures dans l'étude du Soleil et de son influence sur le système solaire. Les observations effectuées à distance depuis la Terre ou par des satellites situés en orbite ou aux points de Lagrange n'ont pas jusqu'à présent pas permis d'élucider les processus d'échauffement et d'accélération à l'origine de ces phénomènes[2]. Dès le début de l'ère spatiale (1958), le bureau des études spatiales du National Research Council (NRC) américain recommande le lancement d'une mission spatiale dont l'objectif serait d'observer ces phénomènes in situ en effectuant des mesures des particules et des champs dans les régions situées entre le Soleil et l'orbite de la planète Mercure. Durant cinq décennies cette mission figure dans les objectifs scientifiques de la NASA. Le projet est classé comme prioritaire dans le rapport décennal de 2003 de la NRC consacré aux études du Soleil et de la physique spatiale puis dans celui de 2013[3].

Premières études[modifier | modifier le code]

Plusieurs projets de mission d'exploration in situ des régions proches du Soleil sont étudiés par la NASA[Note 1] comme par l'Agence spatiale européenne dès le début de l'ère spatiale. Ce sont d'abord dans les années 1980 et 1990 des projets consistant à envoyer une sonde spatiale plonger au cœur du Soleil. Au début des années 2000 le projet Telemachus resté sans suite[Note 2]est proposé à la NASA et à l'ESA. La mission prévoit un survol des pôles du Soleil à moins de 0,2 Unité Astronomique en utilisant l'assistance gravitationnelle de la Terre et des planètes Vénus et Jupiter. L'observatoire solaire, qui est équipé de panneaux solaires, parcourt son orbite de 0,2 x 2,5 Unités Astronomiques en 1,5 ans. Il dispose d'instruments permettant d'une part de prendre des images de la couronne solaire interne mais également de la photosphère (surface du Soleil), d'autre part d'instruments de mesure in situ des champs et des particules[4],[5].

Le projet Solar Probe de 2005[modifier | modifier le code]

Au début des années 2000, à la suite de la mise en chantier de New Horizons, les régions proches du Soleil sont les dernières parties du système solaire qui n'ont pas été explorées par des sondes spatiales de l'agence spatiale américaine. La NASA, en réponse à la priorité forte accordée par le rapport décennal de 2003 de la NRC, effectue en 2004-2005 une étude de faisabilité d'un observatoire spatial solaire. Le projet, baptisé Solar Probe, prévoit le recours à l'assistance gravitationnelle de Jupiter pour modifier fortement l'inclinaison orbitale de l'observatoire spatial par rapport au plan de l'écliptique et placer sur une orbite polaire dont le périgée passe au niveau du pôle du Soleil à une distance inférieure à 4 rayons solaires. Du fait de la période de l'orbite (plus de 4 ans avec un apogée à proximité de Jupiter), la mission ne permet que deux survols. Le recours à des générateurs thermoélectriques à radioisotope (RTG) est rendu nécessaire par l'orbite dont l'apogée se situe loin du Soleil[3],[6]. Bien que jugée techniquement réalisable, le projet n'est pas sélectionné car son coût évalué à 1 100 millions US$ ne rentre pas dans l'enveloppe financière disponible[7].

Sélection et développement de la mission Solar Probe Plus[modifier | modifier le code]

La NASA décide d'effectuer une nouvelle étude avec une double contrainte : production d'énergie sans recours aux RTG et limiter le coût de développement à 750 millions US$[7]. Les caractéristiques de la nouvelle proposition de mission, baptisée Solar Probe Plus (ou Solar Probe+), sont figées en 2008. Pour respecter les contraintes énoncées par la NASA, les concepteurs de la mission optent pour une orbite avec une inclinaison orbitale proche du plan de l'écliptique qui ne nécessite plus un survol de Jupiter mais utilise à plusieurs reprises l'assistance gravitationnelle de Vénus. La distance au périgée est ramené de 4 à 10 rayons solaires ce qui permet d'alléger les contraintes thermiques. La nouvelle architecture remplit les principaux objectifs scientifiques tout en allongeant le temps d'observation à proximité du Soleil (2 100 heures au lieu de 160 heures) grâce au nombre d'orbite (24) tout en permettant une meilleure fréquence de mesures grâce à la vitesse réduite au périgée (195 km/s au lieu de 308 km/s) La faible inclinaison orbitale ne permet plus d'effectuer des observations in situ des régions polaires du Soleil mais cet objectif scientifique important est en grande partie pris en charge par la mission Solar Orbiter de l'Agence spatiale européenne lancé à la même époque. La mission de Parker Solar Probe est de s'approcher de la couronne solaire pour effectuer des mesures in situ des phénomènes à l’œuvre. Au périgée de son orbite l'observatoire solaire doit pouvoir résister à une température de 1 400 K (1 127 °C) créé par un flux solaire 500 fois plus intense que celui ressenti au niveau de l'orbite de la Terre[6].

En 2008 la NASA dégage le budget nécessaire pour le développement de la mission. Le projet est affecté au centre spatial Goddard qui, à travers son programme Living With a Star, mène des missions d'étude de l'influence du Soleil sur la Terre. L'agence spatiale américaine confie au laboratoire de physique appliquée de l’Université Johns-Hopkins la conception technique et le développement du satellite. Fin 2009 celui-ci remet les conclusions d'une étude préliminaire sur les technologies nouvelles nécessaires pour permettre la survie de l'observatoire spatial à proximité du Soleil (bouclier thermique, panneaux solaires et circuit de refroidissement)[6]. La phase B se conclut en mars 2014 après une revue préliminaire de conception menée par la NASA deux mois plut tôt. Le lancement de la mission en orbite est alors programmé en aout 2018[8]. En mai 2017 la NASA décide de rebaptiser l'observatoire solaire Parker Solar Probe en l'honneur du physicien Eugene Parker qui a émis l'hypothèse en 1958 qu'un flux de particules énergétiques était émis en permanence par les étoiles. Mesuré par la suite par les missions spatiales le phénomène a été baptisé vent solaire[9]. Début 2017 le cout de développement était évalué à 1 050 millions US$ et celui des études préliminaires, du lancement et de gestion opérationnelle à 530 millions US$[10].

Objectifs scientifiques[modifier | modifier le code]

Articles principaux : couronne solaire et vent solaire.

La couronne solaire constitue la partie externe de l'atmosphère de notre Soleil. Elle présente deux caractéristiques remarquables :

  • Sa température atteint un million de degrés soit plus de cent fois celle de la surface du Soleil (maximum 6 000 °C).
  • Elle est à l'origine du vent solaire flux d'ions et d'électrons expulsées à grande vitesse qui bombarde les planètes du système solaire et qui peut perturber certaines activités sur Terre malgré la protection du champ magnétique terrestre.

Au cours des dernières décennies les scientifiques ont considérablement approfondi leur connaissance du vent solaire et du Soleil grâce aux observations réalisées à distance depuis la Terre ou à l'aide d'instruments embarqués à bord de satellites scientifiques. Mais les mécanismes à l’origine de l'échauffement et de l'accélération du vent solaire restent largement inexpliqués. Les objectifs de la mission sont[11] :

  • Déterminer la structure et l'évolution des champs magnétiques à l'origine à la fois des particules lentes et rapides du vent solaire
  • Tracer les flux d'énergie qui réchauffent la couronne solaire et accélèrent les particules du vent solaire
  • Déterminer les processus à l'origine de l'accélération et du transport des particules énergétiques
  • Étudier le phénomène du "plasma poussiéreux" aux abords du Soleil et son influence sur le vent solaire et la formation des particules énergétiques

Déroulement de la mission[modifier | modifier le code]

Trajectoire de l'observatoire solaire.

Les concepteurs de la mission Parker Solar Probe ont décidé de placer directement l'observatoire solaire sur une orbite dont le périgée est très proche du Soleil permettant d'initier très tôt la phase scientifique de la mission. Ce choix, rendu possible par la relative légèreté de l'observatoire solaire[Note 3], nécessite un lanceur d'une puissance exceptionnelle[Note 4]. L'énergie caractéristique () nécessaire est de 154 km2 s−2 c'est-à-dire que la vitesse fournie par le lanceur doit excéder de 12,4 km/s la vitesse de libération permettant d'échapper à l'attraction de la Terre (environ 11 km/s). Pour y parvenir l'observatoire solaire devait être lancé initialement par la version lourde de la fusée Atlas V (551) surmontée d'un étage à propergol solide Star 48GXV développé spécifiquement à la demande de la NASA avec une puissance accrue de 50 % par rapport au Star 48B disponible. Le nouveau moteur a été testé avec succès début 2014 mais pour réduire les risques son développement a été abandonné en juillet 2014 et l'Atlas V 551 a été remplacé par une Delta IV Heavy plus puissante (capable de placer près de 23 tonnes en orbite basse) surmonté d'un étage Star 48B éprouvé[12]. La fenêtre de tir qui permet la réalisation des objectifs assignés à la mission en 7 ans est ouverte entre le 31 juillet et le 18 aout 2018. Si la mission ne peut être lancée à cette date, la fenêtre de tir suivante s'ouvre en mai 2019 mais elle nécessite une assistance gravitationnelle de Vénus supplémentaire[13].

Six semaines après son lancement, Parker Solar Probe survole Vénus et utilise l'assistance gravitationnelle de la planète pour réduire le périgée de son orbite. Il effectue une première incursion dans les régions proches du Soleil en passant vers la fin de l'année 2018 à 0,163 Unité Astronomique (36 rayons solaires) de sa surface. Au cours des années suivantes l'observatoire solaire utilise à 7 reprises l'assistance gravitationnelle de Vénus pour modifier son orbite héliocentrique : son apogée passe de 1 UA à 0,8 UA tandis que le périgée passe de 0,163 à 0,044 UA (9,86 rayons solaires). Les trois derniers passages réalisés vers 2023/2024 sont ceux qui sont effectués à la plus courte distance du Soleil. La période orbitale est ramenée de 168 jours à 88 jours. La durée du séjour à moins de 0,3 UA se stabilise rapidement à environ 100-110 heures à chaque orbite[14],[15],[16].

Les phases de l'orbite de travail et configurations des panneaux solaire.

Les opérations effectuées durant la mission se déroulent selon une séquence qui se répète à chaque orbite. Le survol du Soleil et les passages su-dessus de Vénus sont à l'origine de diverses contraintes. Durant une phase de 20 jours centrée sur le passage au plus près du Soleil l'observatoire solaire entre dans une phase de recueil de données scientifiques intense. Lorsque le satellite ne se trouve plus qu'à 0,25 UA du Soleil les panneaux solaires sont rétractés derrière le bouclier thermique et seuls leurs extrémités (panneaux secondaires) continuent d'être illuminés et fournissent de l'énergie. Les données scientifiques recueillies sont stockées dans la mémoire de masse. Les liaisons radio avec la Terre se limitent à l'envoi de télémesures vers les stations terrestres et la réception de commandes. Ces liaisons utilisent les antennes à faible gain et sont émises en bande X. Aucune manœuvre n'est effectuée avec le système propulsif durant cette phase pour éviter toute erreur de pointage du bouclier et simplifier le système de contrôle d'attitude. Lorsque l'observatoire solaire, après son survol du Soleil, est à plus de 0,25 UA, les panneaux solaires sont redéployés. À 0,59 UA l'antenne parabolique grand gain, qui avait été repliée à l'ombre du bouclier thermique, est déployée à son tour et est utilisée pour diffuser les données scientifiques en bande Ka. Si nécessaire le satellite roule sur son axe tout en maintenant le bouclier tourné vers le Soleil pour permettre le pointage de l'antenne grand gain vers la Terre. Les données diffusées sont collectées par le réseau d'antennes paraboliques de 34 mètres du réseau Deep Space Network dans le cadre de sessions de communications d'une durée d'environ 10 heures par jour. Les survols de Vénus entrainent des activités spécifiques 30 jours avant le survol de la planète et 10 jours après celui-ci. Chaque survol est précédé par une ou deux corrections de trajectoire (TCM) à l'aide du système propulsif[17]

Comparaison avec la proposition de 2005 et la mission européenne Solar Orbiter[modifier | modifier le code]

Comparaison des missions Solar Orbiter (Agence spatiale européenne), Parker Solar Probe (NASA) et Solar Probe (proposition non retenue de 2005)
Caractéristique Solar Orbiter (ESA) Parker Solar Probe (NASA) Solar Probe (NASA)
étude de 2005
Date lancement septembre 2018 aout 2018 2014
Début phase scientifique décembre 2021 fin 2018 2018
Fin phase scientifique avril 2027 2025 2023
Nombre orbites avec périhélie < 0,3 UA 14 24 2
Inclinaison orbitale entre 15 et 34° 3,4° 90 degrés
Distance minimale Soleil 0,25 UA (55 rayons solaires) 9,86 rayons solaires 3 rayons solaires
Flux thermique au périhélie, par rapport à la Terre 20 fois (520 °C) 510 fois 3000 fois (21 megawatts)
Suites instrumentales 10 (180 kg) 4 (47 kg) 11 instruments (45,7 kg)
Masse 1666 kg 610 kg 856 kg
Vitesse au lancement
au-delà de la vitesse de libération
3,66 km/s 12,4 km/s 11,2 km/s

Caractéristiques techniques[modifier | modifier le code]

La structure centrale et le système de propulsion subissent des tests thermiques.
Tests thermiques du système de refroidissement des panneaux solaires. Le bouclier thermique est situé dans la partie supérieure de la photo.

Parker Solar Probe est un engin compact d'une masse de 685 kg bâti autour d'une plateforme à 6 faces d'un mètre de diamètre comportant dans son centre le réservoir d'ergols. Un bouclier thermique de 2,3 mètres de diamètre est fixé par l'intermédiaire de 6 poutrelles au corps central. L'ensemble a une hauteur de 3 mètres et un diamètre de 2,3 mètres sous la coiffe du lanceur avant déploiement des panneaux solaires, des antennes et du mât supportant les capteurs de certains instruments. L'observatoire spatial est stabilisé 3 axes et maintient en permance son bouclier thermique tourné vers le Soleil[18].

Bouclier thermique[modifier | modifier le code]

L'observatoire solaire est protégé du Soleil par un bouclier thermique (TPS pour Thermal Protection System). Celui-ci doit intercepter pratiquement entièrement le flux thermique émanant du Soleil qui lorsque l'observatoire solaire se trouve au plus près du Soleil (9,86 rayons solaires) est 475 fois plus élevé que celui reçu au niveau de l'orbite terrestre. Il maintient les équipements et les instruments de rester à une température d'environ 20 K alors que la face exposée au Soleil est portée à 1 400 K. Le bouclier thermique, d'une épaisseur de 11,5 cm et d'un diamètre de 2,3 mètres, est constituée par de la mousse de carbone enveloppée dans du composite carbone-carbone recouvert côté Soleil d'une couche d'aluminium. Des échancrures sont ménagées pour accueillir 4 des 7 détecteurs de limbe solaire. Les rebords du bouclier qui surplombent l'emplacement des panneaux solaires ont un profil en lame de couteau pour garantir une pénombre uniforme sur la surface des cellules solaires[19].

Énergie électrique[modifier | modifier le code]

L'énergie solaire est fournie par des panneaux solaires d'une superficie totale de 1,55 m² qui doivent pouvoir continuer à fonctionner à proximité du Soleil alors que l'exposition aux rayons solaires fait monter la température à plus de 1370°C. Pour résister à ces températures les deux ensembles de panneaux solaires sont en partie repliés dans l'ombre du bouclier à proximité du Soleil. Chacun des deux ensembles est constitué d'un panneau solaire primaire (72 cm x 65 cm) complètement à l'ombre au plus près du Soleil et d'un panneau secondaire (27 cm x 65 cm) à son extrémité qui est le seul à être exposé au périgée. Pour optimiser l'incidence du rayonnement lumineux lorsque les panneaux solaires sont repliés, le panneau secondaire fait un angle d'une dizaine de degrés par rapport au panneau primaire. Un circuit de refroidissement utilisant de l'eau sous pression est capable de dissiper 6000 watts de chaleur au périgée et maintient ainsi les cellules solaires à une température inférieure à 160°C. Ce système de régulation thermique utilise 4 radiateurs (superficie totale de 4 m²) fixés sur les poutrelles supportant le bouclier thermique. Chaque radiateur est constitué de tubes en titane dans lesquelles circulent l'eau et d'ailettes en aluminium chargées de dissiper la chaleur. Le circuit est également mis à contribution à l'apogée pour maintenir une température suffisamment élevée. Lorsque le satellite est au plus près du Soleil, son orientation devient cruciale car un pointage erroné de 1° entraine une augmentation de 35 % de la chaleur à dissiper. Les panneaux solaires fournissent 340 Watts lorsque la sonde est au plus près du Soleil. Le satellite dispose d'une petite batterie lithium-ion d'une capacité de 25 ampères-heures pour stocker l'énergie[20],[21].

Contrôle d'attitude et correction de trajectoire[modifier | modifier le code]

Parker Solar Probe est stabilisé 3 axes avec son bouclier thermique tourné en permanence face au Soleil. Le système de guidage et de contrôle maintient l'orientation du satellite tout en s'assurant que les instruments scientifiques sont pointés dans une direction conforme aux attentes. Il contrôle également le déploiement de l'antenne parabolique grand gain et celui des panneaux solaires. Pour déterminer l'orientation de l'observatoire spatial il s'appuie sur deux viseurs d'étoiles fixés sur le pont inférieur de la plateforme, 7 capteurs de limbe solaire montés à la périphérie de la plateforme qui sont chargés d'alerter le système de contrôle si le bouclier thermique n'est plus pointé de manière précise vers le Soleil et deux capteurs solaires digitaux montés sur la face opposée au sens de déplacement qui jouent le même rôle lorsque l'engin spatial se situe à plus de 0,7 UA du Soleil. Deux centrales à inertie redondantes fournissent des informations sur les mouvements de rotation. L'orientation est maintenue à l'aide de 4 roues de réaction et si nécessaire le système de propulsion. L'avionique est conçue de manière à ce que les capteurs et les actuateurs chargés de contrôler l'orientation soient toujours opérationnels même lorsque l'engin spatial doit se placer en mode survie. A cet effet le système de contrôle dispose de deux ordinateurs embarqués redondants eux-mêmes équipés de trois processeurs redondants. L'observatoire solaire comporte 12 petits propulseurs qui brulent de l'hydrazine sans système de pressurisation des ergols. Il emporte 55kg d'hydrazine qui lui permet de modifier sa vitesse de 170 m/s sur la totalité de la mission. Le système propulsif est utilisé pour les corrections de trajectoire et pour désaturer les roues de réaction[22].

Télécommunications[modifier | modifier le code]

Les télécommunications sont assurées en bande X et Ka à l'aide d'une antenne parabolique à grand gain et de plusieurs antennes faible gain. Les transmissions de données scientifiques n'ont lieu que lorsque l'observatoire solaire est au moins à 0,25 Unités Astronomiques du Soleil. Les commandes transmises depuis la Terre et les données télémétriques envoyées par la sonde sont par contre transmises en permanence par l'intermédiaire de deux antennes faible gain. Solar Probe+ dispose de deux enregistreurs à semi-conducteurs redondants d'une capacité de 256 gigabits[23],[24].

Instruments scientifiques[modifier | modifier le code]

Pour pouvoir remplir ses objectifs Solar Probe Plus emporte à la fois des instruments de télédétection destinés à observer la couronne solaire à distance et des instruments fonctionnant in situ pour collecter des données sur le milieu ambiant. Quatre suites instrumentales, représentant une masse totale d'environ 50 kg, ont été sélectionnées en septembre 2010[25].

Coronographe WISPR[modifier | modifier le code]

Le coronographe grand angle WISPR (Wide-field Imager for Solar PRobe) est une caméra grand angle fournissant des images tri-dimensionnelles de la couronne solaire et de l'héliosphère interne. Le champ de vue centré sur l'écliptique couvre la zone compris entre 13,5° et 108° (direction du Soleil = 0°). L'instrument est monté sur le corps central du satellite de manière à ce que le bouclier thermique joue le rôle de masque en occultant le Soleil et son voisinage immédiat. Le Soleil ayant un angle apparent de 12° lors du passage au plus près du Soleil, les 7,5° occultés supplémentaires (13,5 - 12/2) résultent d'une marge de 2° pour faire face à des anomalies de pointage du satellite et des contraintes géométriques de la plateforme et de masse de l'instrument. WISPR est monté sur la face située dans la direction de déplacement pour permettre l'identification de phénomènes visibles avant leur analyse par des instruments in situ. La partie optique est constituée en fait de deux télescopes l'un couvrant la partie interne (13 à 53°), l'autre la partie externe (50 à 108°). L'image est produite par un CDD de 2048 × 1920 bits. Lors du passage au plus proche du Soleil la résolution angulaire obtenue est de 17 secondes d'arc et le champ de vue s'étend de 2,2 à 20 rayons solaires ; WISPR est développé par le Naval Research Laboratory (Californie) sous la direction du professeur Russell Howard[26].

Mesure des champs FIELDS[modifier | modifier le code]

Capteur EPI-LO de l'instrument ISIS.

La suite d'instruments FIELDS mesure les champs électrique et magnétique, les émissions d'ondes radio et les ondes de plasma. Cet instrument est également utilisé comme un détecteur de poussière spatiale. Les capteurs sont constitués par 5 antennes mesurant le voltage électrique et trois magnétomètres effectuant des mesures sur une largeur de bande de 20 MHz et avec une plage dynamique de 140 dB. Quatre des cinq antennes sont fixées sous la base du bouclier thermique de manière symétrique et sont directement exposées au rayonnement du Soleil qui porte leur température à plus de 1 300°C. La partie la plus longue (2 mètres) est constituée par un tube creux de 2 mètres en niobium C-103. Elle est prolongée par une section de 30 cm en molybdène. Cette dernière, protégée par un petit bouclier thermique, sert d'isolant à la fois électrique et thermique. La cinquième antenne plus courte est fixée sur le mât portant les capteurs des magnétomètres. Les trois magnétomètres sont fixés de manière espacée sur un mât long de 3,5 mètres déployé en orbite à l'arrière et dans le prolongement de la plateforme. L'instrument est développé par l'Université de Berkeley (Californie) sous la direction du professeur Stuart Bale[27].

Mesure des particules énergétiques ISIS[modifier | modifier le code]

ISIS (Integrated Science Investigation of the Sun) mesure les caractéristiques des particules présentes dans l'atmosphère solaire et l'héliosphère interne qui sont accélérés à des énergies élevées (de 10 keV à 100 MeV). Les données collectées sont utilisées pour déterminer l'origine des particules, et les conditions qui ont abouti à leur accélération, le rôle des choc, des reconnexions, des ondes des turbulences dans le processus d'accélération, la manière dont les particules énergétiques se propagent depuis la couronne solaire jusque dans l'héliosphère. L'instrument comprend deux capteurs. EPI-Lo mesure les caractéristiques des ions dont l'énergie est comprise entre 20 keV/nucléon et 15 MeV/particule et les électrons dont l'énergie est comprise entre 25 et 1 000 keV. EPI-LO est composé de 80 petits capteurs chacun doté d'un champ de vue qui lui est propre et qui permet d'échantillonner pratiquement un hémisphère. EPI-Hi mesure les caractéristiques des ions dont l'énergie est comprise entre 1 et 200 MeV/particule et les électrons dont l'énergie est comprise entre 0,5 et 6 MeV. EPI-Hi est constitué de 3 télescopes qui ensemble fournissent 5 larges champs de vue[28]. L'instrument est installé complètement à l'arrière (par rapport au Soleil) du satellite, du côté du sens de déplacement. L'emplacement retenu limite l'influence thermique du Soleil et les capteurs disposent ainsi d'un champ de vue allant jusqu'à 10° de la direction du Soleil. L'instrument est développé par l'Université de Princeton sous la direction du docteur David McComas[29].

Mesure du vent solaire SWEAP[modifier | modifier le code]

SWEAP (Solar Wind Electrons Alphas and Protons) mesure les caractéristiques des électrons, des protons et des ions d'hélium constituant l'essentiel du vent solaire. Les données collectées par l'instrument analysées avec celles fournies par les autres instruments doivent contribuer à élucides les mécanismes d'échauffement et d'accélération à l'oeuvre dans la couronne solaire. SWEAP comprend 4 capteurs. SPC (Solar Probe Cup) est une cavité de Faraday qui mesure les flux et la direction d'arrivée des ions et des électrons en fonction de leur énergie. Le capteur est positionné face au Soleil en bordure du bouclier thermique de manière et son champ de vue est de 60°[30]. Les trois analyseurs électrostatiques de SPAN (Solar Probe Analyzers) mesurent le vecteur d'arrivée et la vitesse des électrons et des ions avec une résolution angulaire temporelle et énergétique élevée. les deux capteurs SPAN-A mesurent les ions et les électrons dans la direction de déplacement du satellite et en direction du Soleil tandis que SPAN-B effectue des mesures limitées aux électrons dans la direction opposée au sens du déplacement[31]. SWEAP est développé par l'Université du Michigan et le Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics sous la direction du professeur Stuart Bale[32].

Notes et références[modifier | modifier le code]

Notes[modifier | modifier le code]

  1. Huit projets successifs ont été étudiés à l'agence spatiale américaine
  2. Télémaque fils d'Ulysse par référence à la mission américano-européenne Ulysses lancée en 1990 pour étudier les régions polaires du Soleil
  3. Le lancement sur cette orbite de la sonde européenne Solar Orbiter trois fois plus lourde aurait nécessiter un lanceur trois fois plus puissant (de la classe du SLS, un modèle dont aucune nation spatiale ne dispose à ce jour.
  4. Se placer sur une orbite plus proche le Soleil nécessite tout autant d'énergie que s'en éloigner. Le lanceur doit dissiper l'énergie potentielle gravitationnelle de l'engin spatial plus forte au niveau de l'orbite terrestre qu'au niveau des orbites plus proches du Soleil. L'énergie nécessaire est bien illustrée par le rapport de masse entre le lanceur et le satellite (1/1200)

Références[modifier | modifier le code]

  1. (en) Karen Fox, Geoff Brown et Mark Peters, « NASA renames Solar Probe mission to honor pioneering physicist Eugene Parker » [« La NASA renomme la mission de sonde solaire pour honorer le physicien pionnier Eugene Parker »] [html], sur Laboratoire de physique appliquée de l'université Johns-Hopkins, (consulté le 3 juin 2017).
  2. Solar Probe Plus Report of the Science and Technology Definition Team (STDT), p. ES1
  3. a et b The Solar Probe Plus Mission: Humanity’s First Visit to Our Star, p. 9
  4. Robotic exploration of the solar system (Ulivi 2014), p. 370-372
  5. (en) E. Roelof, « The Telemachus mission: dynamics of the polar sun and heliosphere »,
  6. a, b et c Robotic exploration of the solar system (Ulivi 2014), p. 372
  7. a et b Solar Probe Plus Report of the Science and Technology Definition Team (STDT), p. 10
  8. Solar Probe Plus Mission Design Overview and mission profile, p. 2
  9. (en) Karen Fox, Geoff Brown et Mark Peters, « NASA renames Solar Probe mission to honor pioneering physicist Eugene Parker » [html], sur Laboratoire de physique appliquée de l'université Johns-Hopkins, (consulté le 3 juin 2017).
  10. (en) NASA, Fiscl Year 2017 Budget estimates, NASA, , 712 p. (lire en ligne), p. 262
  11. (en) « Solar Probe Plus -Science Objectives », sur solarprobe.jhuapl.edu (consulté le 9 décembre 2011)
  12. (en) Gunter Dirk Krebs, « Solar Probe Plus (SPP) », sur Gunter's Space Page (consulté le 18 juillet 2015)
  13. The Solar Probe Plus Mission: Humanity’s First Visit to Our Star, p. 30-31
  14. The Solar Probe Plus Mission: Humanity’s First Visit to Our Star, p. 23-25
  15. (en) « Solar Probe Plus -Mission Design », NASA / Applied Physics Laboratory (consulté le 9 décembre 2011)
  16. Solar Probe Plus Mission Design Overview and mission profile (Guo 2014) p=5-9
  17. Solar Probe Plus Report of the Science and Technology Definition Team (STDT), p. 4-5 à 4-7
  18. The Solar Probe Plus Mission: Humanity’s First Visit to Our Star (Fox 2016), p. 32-33
  19. The Solar Probe Plus Mission: Humanity’s First Visit to Our Star (Fox 2016), p. 35
  20. The Solar Probe Plus Mission: Humanity’s First Visit to Our Star (Fox 2016), p. 34 et 36-37
  21. (en) « Cool Power », NASA / Applied Physics Laboratory,
  22. The Solar Probe Plus Mission: Humanity’s First Visit to Our Star (Fox 2016), p. 33-35
  23. (en) « Parker Solar Probe : Spacecraft Overview », sur NASA/APL Parker Solar Probe (consulté le 5 juin 2017)
  24. (en) « Parker Solar Probe : Mission Design », sur NASA/APL Parker Solar Probe (consulté le 5 juin 2017)
  25. (en) « Parker Solar Probe : Instruments », sur NASA/APL Parker Solar Probe (consulté le 5 juin 2017)
  26. The Wide-Field Imager for Solar Probe Plus (WISPR) (Vourlidas 2014), p. 20-34
  27. The FIELDS Instrument Suite for Solar Probe Plus (Bale 2016), p. 56-62
  28. Integrated Science Investigation of the Sun (ISIS): Design of the Energetic Particle Investigation (McComas 2016), p. 187-188
  29. Integrated Science Investigation of the Sun (ISIS): Design of the Energetic Particle Investigation (McComas 2016), p. 204
  30. Solar Wind Electrons Alphas and Protons (SWEAP) Investigation: Design of the Solar Wind and Coronal Plasma Instrument Suite for Solar Probe Plus(Kasper 2016), p. 158
  31. Solar Wind Electrons Alphas and Protons (SWEAP) Investigation: Design of the Solar Wind and Coronal Plasma Instrument Suite for Solar Probe Plus(Kasper 2016), p. 168
  32. Solar Wind Electrons Alphas and Protons (SWEAP) Investigation: Design of the Solar Wind and Coronal Plasma Instrument Suite for Solar Probe Plus(Kasper 2016), p. 132-134

Bibliographie[modifier | modifier le code]

Présentation de la mission
  • (en) N.J. Fox et al., « The Solar Probe Plus Mission: Humanity’s First Visit to Our Star », Space Science Reviews, vol. 204, no 1-4,‎ , p. 7–48 (DOI 10.1007/s11214-015-0211-6, lire en ligne)
Instruments
  • (en) N.J. Bale et al., « The FIELDS Instrument Suite for Solar Probe Plus », Space Science Reviews, vol. 204, no 1-4,‎ , p. 49–82 (DOI 10.1007/s11214-016-0244-5, lire en ligne)
  • (en) Justin C. Kasper et al., « Solar Wind Electrons Alphas and Protons (SWEAP) Investigation: Design of the Solar Wind and Coronal Plasma Instrument Suite for Solar Probe Plus », Space Science Reviews, vol. 204, no 1-4,‎ , p. 131-186 (DOI 10.1007/s11214-015-0206-3, lire en ligne)
  • (en) D. J. McComas et al., « Integrated Science Investigation of the Sun (ISIS): Design of the Energetic Particle Investigation », Space Science Reviews, vol. 204, no 1-4,‎ , p. 187–256 (DOI 10.1007/s11214-014-0059-1, lire en ligne)
  • (en) Angelo Vourlidas et al., « The Wide-Field Imager for Solar Probe Plus (WISPR) », Space Science Reviews,‎ , p. 1–48 (DOI 10.1007/s11214-014-0114-y, lire en ligne)
Autres articles détaillés
Documents officiels associés à la phase de conception
  • (en) Solar Probe Science and Technology Definition Team, Solar Probe Plus Report of the Science and Technology Definition Team (STDT), NASA, , 119 p. (lire en ligne)
  • (en) Applied Physics Laboratory, March 10, 2008 Solar Probe+ Mission Engineering Study Report, NASA/APL, , 146 p. (lire en ligne)
La proposition de mission de 2005 (abandonnée)
  • (en) Solar Probe Science and Technology Definition Team, Solar Probe Plus Report of the Science and Technology Definition Team (STDT), NASA, , 142 p. (lire en ligne)
  • (en) Applied Physics Laboratory, Solar Probe Thermal Protection System Risk Mitigation Study, NASA, , 130 p. (lire en ligne)
Historique et contexte
  • (en) Paolo Ulivi et David M. Harland, Robotic exploration of the solar system : Part 4 : the Modern Era 2004-2013, Springer Praxis, , 567 p. (ISBN 978-1-4614-4811-2)

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Sur les autres projets Wikimedia :

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]