Premières images d'une éclipse solaire créées par deux engins spatiaux en formation

La mission Proba-3 de l'Agence spatiale européenne (ESA), démonstration technologique dirigée par l'Espagne, a dévoilé ses premières images de l'atmosphère extérieure du Soleil : la couronne solaire. Les deux satellites de la mission, capables de voler ensemble en formation comme s'ils ne formaient qu'un grâce à un ensemble sophistiqué de technologies de positionnement embarquées, ont réussi à créer leurs premières « éclipses solaires totales artificielles » en orbite à 60 000 km au-dessus de la Terre. Ces éclipses sont similaires aux éclipses naturelles, avec l'avantage de se produire une fois toutes les 19,5 heures au lieu d'une ou deux par an et de durer six heures au lieu de quelques minutes. Cela laisse aux scientifiques beaucoup plus de temps pour étudier le Soleil, avec des images plus nettes et plus détaillées que celles obtenues par les coronographes des télescopes traditionnels, au sol ou dans l'espace.

Lancés en décembre depuis l'Inde, Coronagraph et Occulter , les deux engins de la taille d'un grand réfrigérateur et pesant jusqu'à 300 kilos qui composent la mission, ont réalisé un exploit jamais réalisé auparavant : ils ont volé à 150 mètres l'un de l'autre en formation parfaite pendant plusieurs heures, sans aucun contrôle au sol. Alignés, ils ont maintenu leur position relative avec une précision d'un millimètre grâce à un ensemble de technologies innovantes de navigation et de positionnement.

« Des vols en formation entre engins spatiaux ont déjà été réalisés, mais jamais avec une telle distance et une telle précision », a déclaré à ABC Diego Rodríguez, directeur des sciences et de l'espace chez Sener Aeroespacial, l'entreprise responsable de la mission. « Au sommet de chaque orbite, qui est très elliptique, et sans recevoir d'ordres, les deux engins se cherchent pour voler en formation », explique-t-il. Il s'agit, selon lui, d'une avancée scientifique et technologique majeure dans l'exploration spatiale.

Les sondes spatiales profitent de ce temps de formation pour créer l'éclipse artificielle. Elles s'alignent avec le Soleil de sorte que le disque de 1,4 mètre de diamètre portant l'occulteur projette une ombre de 5 cm sur l'instrument optique du coronographe, lui permettant ainsi d'étudier la faible couronne solaire.

Cela a permis aux scientifiques d'observer la couronne pendant très longtemps, un atout crucial pour percer ses mystères. « Notre objectif est d'étudier la couronne solaire, une région largement inexplorée qui suscite de nombreuses questions », explique Esther Bastida, ingénieure système au Centre européen de recherche et de technologie spatiales (ESTEC) aux Pays-Bas. « Par exemple, nous voulons comprendre pourquoi la température à la surface du Soleil est de 6 000 °C alors que celle de la couronne, qui devrait intuitivement être plus froide, dépasse le million de degrés. Ces images peuvent nous aider à comprendre cela », ajoute-t-elle.

De plus, disposer d'un temps d'observation aussi important permettra aux chercheurs de mieux comprendre le fonctionnement du vent solaire, ce flux continu de matière du Soleil vers l'espace. Il est également essentiel de comprendre le fonctionnement des éjections de masse coronale (EMC), ces explosions de particules émises par le Soleil presque quotidiennement, notamment en période de forte activité. Ces événements, qui peuvent créer de magnifiques aurores boréales dans le ciel nocturne, représentent de graves menaces pour les technologies modernes. Ils peuvent perturber les communications, la transmission électrique et les systèmes de navigation sur Terre, comme ce fut le cas en mai 2024.

Proba-3 observe la couronne très près de la surface du Soleil, ce qui n'était jusqu'à présent possible que lors des éclipses solaires naturelles. D'autres sondes spatiales embarquent des coronographes pour étudier l'activité de notre étoile, comme SOHO (Observatoire solaire et héliosphérique) de la NASA et de l'ESA ou Solar Orbiter de l'ESA. Cependant, leurs instruments sont limités par la taille du satellite et ne peuvent rivaliser avec l'« instrument géant » que la sonde Proba-3 forme lorsqu'elle vole en formation dans l'espace. « Cela réduit le phénomène de diffraction, qui fait que la lumière solaire filtre à travers l'occulteur et produit des images moins précises », explique Bastida.

La sonde 3 a déjà observé plus de vingt éclipses depuis son lancement. Elle mènera également d'autres expériences ; ainsi, au cours de ses deux années d'existence, elle passera au moins 1 000 heures à « occulter » le Soleil, soit plus de 150 éclipses.

Les images de Proba-3 ont été traitées par le Centre des Opérations Scientifiques (SOC) d'ASPIICS, situé à l'Observatoire royal de Belgique. Une équipe dédiée de scientifiques et d'ingénieurs y génère les commandes opérationnelles du coronographe à la demande de la communauté scientifique et partage les observations qui en résultent. Chaque image complète, couvrant la zone allant du Soleil occulté jusqu'au bord du champ de vision, est construite à partir de trois images. La seule différence entre elles réside dans le temps d'exposition, qui détermine la durée d'exposition de l'ouverture du coronographe à la lumière. La combinaison des trois images permet d'obtenir une vue complète de la couronne.