STEREO

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STEREO

Schéma d'une des deux sondes

Caractéristiques

Organisation	NASA
Domaine	Etude des éruptions solaires
Masse	2×620 kg
Lancement	26 octobre 2006 à 00:52 UTC
Lanceur	Delta II
Durée de vie	Au moins 2 ans
Orbite	Orbite héliocentrique
Période	347 d (STEREO-A) 387 d (STEREO-B)

Informations générales

Index NSSDC	2006-047A
Site	stereo.jhuapl.edu

Les deux sondes STEREO dans une salle blanche

STEREO (Solar TErrestrial RElations Observatory) est une mission spatiale de la NASA réalisée dans le cadre de son programme d'étude des relations Soleil-Terre (Solar Terrestrial Probes). L'objectif de la mission est l'étude des éjections de masse coronale par le Soleil. STEREO comprend deux satellites jumeaux, l'un précédant la Terre dans sa révolution autour du Soleil et l'autre la suivant qui fournissent une image tridimensionnelle du phénomène depuis sa genèse jusqu'à ses interactions avec le milieu interplanétaire et l'environnement spatial de la Terre. La mission est entrée en phase opérationnelle en décembre 2006. Sa durée nominale de 2 ans a été prolongée. Le projet est piloté par le Centre spatial Goddard tandis que les satellites sont construits par le Laboratoire de Sciences Appliquées de l'université Johns-Hopkins avec des contributions importantes de laboratoires étrangers pour l'instrumentation.

Contexte

Genèse du projet

Le projet STEREO est la troisième mission du programme scientifique de la NASA STP (programme Solar Terrestrial Probes) : elle succède aux satellites TIMED et Hinode. Ce programme qui touche à la physique des plasmas et aux flux d'énergie et de matière dans l'espace interplanétaire a pour objectif^[1],[2] :

• de comprendre les processus physiques se déroulant dans l'environnement interplanétaire, notamment entre le Soleil et la Terre
• de déterminer comment la société et les équipements techniques sont affectés par la variabilité du Soleil et du champ magnétique terrestre
• de modéliser l'apparition et le développement des phénomènes les plus violents pour accroitre la sécurité des hommes et des robots lancés dans l'espace et leur permettre d'y travailler.

Les éjections de masse coronale (CME) du Soleil sont des phénomènes violents qui peuvent expulser jusqu'à 10 milliards de tonnes de matière dans l'espace interplanétaire à des vitesses avoisinant les 400 km/s. Les CME peuvent fortement perturber le milieu interplanétaire et provoquer de violentes tempêtes magnétiques lorsqu'ils se heurtent à la magnétosphère de la Terre. Ces tempêtes peuvent endommager ou détruire les satellites et constituent des phénomènes dangereux pour les équipages en mission dans l'espace. Elles peuvent également provoquer des coupures dans le réseau électrique. Malgré l'importance de ces phénomènes, l'origine et l'évolution des CME ainsi que leur structure et leur développement dans l'espace interplanétaire est très mal connue. STEREO doit contribuer à combler cette lacune^[3].

Les études sont lancées en février 2000 et la réalisation débute en septembre 2001.

Objectifs scientifiques de la mission Contour

La mission STEREO doit permettre^[4] :

• de comprendre les causes et les mécanismes de déclenchement des éjections de masse coronale
• de définir les modalités de propagation des CME dans l'héliosphère
• de découvrir les mécanismes et la localisation de l'accélération des particules énergétiques dans la couronne solaire basse et dans le milieu interplanétaire
• d'améliorer les mécanismes de détermination de la structure du vent solaire

Concepts de la mission

Les deux satellites permettent d'obtenir une représentation tridimensionnelle des éruptions solaires

Schéma 1 des orbites des satellites STEREO

Schéma 2 : diagramme d'une sonde

La mission STEREO comprend deux satellites observant les éruptions solaires tout en étant suffisamment écartés l'un de l'autre pour que les données collectées permettent de construire une image en trois dimensions de ces phénomènes. Pour parvenir à écarter les satellites, ceux-ci sont lancés ensemble sur une orbite terrestre à forte excentricité qui les fait passer près de la Terre puis à faible distance derrière la Lune. Les orbites des deux satellites sont modifiées légèrement de manière à ce que deux mois après le lancement l'un des satellites effectue un survol très rapproché de la Lune lui permettant d'utiliser l'assistance gravitationnelle de celle-ci pour se placer sur une orbite héliocentrique en avant de la Terre. Un mois plus tard le deuxième satellite utilise la même technique pour se placer derrière la Terre. Progressivement les satellites s'écartent formant un angle par rapport au Soleil qui s'élargit de 44° par an (cf Schéma 1). La mission doit durer au minimum deux ans^[5]. Le cout de la mission avec le lancement et la phase opérationnelle et l'analyse des données est estimé à 550 M$.

Caractéristiques techniques des satellites STEREO

Les deux satellites STEREO sont quasiment identiques. Chaque satellite STEREO a la forme d'un parallélépipède rectangle d'un peu plus d'un mètre de section et 2 mètres de long. Lorsque les panneaux solaires sont déployés, l'envergure du satellite atteint 6,47 mètres.

Chaque satellite est stabilisé 3 axes avec une précision de 7 arcsecondes. Les deux panneaux solaires fournissent les 475 Watts consommés par l'instrumentation et les autres équipements du satellite. Les données scientifiques peuvent être stockées dans une mémoire de 1 gigaoctet. L'ordinateur de bord utilise 3 processeurs Mongoose-V. Le système de télécommunications utilise la bande X et permet le transfert de données vers la Terre avec un débit de 720 kbits par seconde. La masse de chaque satellite est d'environ 620 kg dont environ 60 kg d'ergols. Les instruments fonctionnent sans interruption^[6],[7] Le projet est piloté par le centre spatial Goddard de la NASA tandis que la construction de la plate-forme et l'intégration des instruments a été confiée au Laboratoire de Sciences Appliquées de l'université Johns-Hopkins.

Instruments scientifiques

Les deux satellites embarquent deux instruments et deux suites d'instruments qui représentent en tout 16 instruments développés en partie en coopération avec des sociétés et laboratoires étrangers.

• SECCHI (Sun-Earth Connection Coronal and Heliospheric Investigation) est un ensemble d'instruments de télédétection constitués d'un imageur fonctionnant dans l'ultraviolet extrême (EUVI), de deux coronographes en lumière blanche (COR1 et COR2), et d'un imageur héliosphérique (HI). Ces instruments étudient l'évolution en 3 dimensions des éjections de masse coronale depuis leur naissance à la surface du Soleil jusqu'à leur impact éventuel avec la Terre. Le dééveloppement de la suite SECCHI est placée sous la responsabilité du Laboratoire naval de la marine américaine. L'Institut d'astrophysique spatiale d'Orsay est impliqué dans le programme STEREO aussi bien au niveau du matériel (télescope imageur EUVI) qu'au niveau de l'analyse des données^[8].

• IMPACT (In situ Measurements of PArticles and CME Transients) comprend sept instruments effectuant des mesures locales : un analyseur d'électrons du vent solaire (SWEA : Solar Wind Electron Analyzer), un magnétomètre (MAG), ainsi que cinq détecteurs de particules mesurant les ions et électrons accélérés lors les éjections de masse coronale : détecteur des électrons suprathermiques (STE), des protons et électrons (SEPT), des ions suprathermiques (SIT), des protons et ions à basse énergie (LET), des ions et protons à haute énergie (HET). Trois de ces instruments (SWEA, STE, MAG) sont installés sur une bôme longue de 4,5 mètres qui s'étend à l'opposé de la direction du Soleil. Les quatre autres qui forment la suite SEP sont installés sur la plateforme^[9]. Le développement d'IMPACT est placé sous la responsabilité de l'université de Californie à Berkeley. Le CSER à Toulouse a développé les détecteurs SWEA pour les deux satellites de la mission^[10].

• PLASTIC (PLAsma and SupraThermal Ion and Composition) étudie le vent solaire au niveau de la couronne solaire et les processus au sein de l'héliosphère. PLASTIC fournit les caractéristiques locales des protons, des particules alpha et des ions lourds. Il doit permettre de caractériser et différencier le plasma éjecté par les éruptions solaires du plasma du vent solaire ordinaire. Le développement de cet instrument est placé sous la responsabilité de l'université du New Hampshire^[8].

• STEREO/WAVES (S/WAVES) est un instrument qui mesure les sursauts radio, leur genèse et la manière dont ils se propagent en se déplaçant vers la Terre. C'est à un instrument qui effectue des mesures des phénomènes distants mais également in situ. Cet instrument est développé par le LESIA, laboratoire de l'Observatoire de Paris^[8].

Déroulement de la mission

Les deux satellites de la mission STEREO ont été lancés avec succès le 25 octobre 2006 par une fusée Delta II 7925-10L tirée depuis Cap Canaveral, en Floride (États-Unis).

Le 24 janvier 2009 les deux satellites se trouvent à 90° l'un de l'autre par rapport au Soleil. Cette disposition est particulièrement favorable aux observations : elle permet à un satellite d'observer à la verticale la région d'où surgit une éruption tandis que l'autre satellite peut observer son développement en étant perpendiculaire au phénomène ce qui constitue le meilleur angle pour le fonctionnement des coronographes^[11].

En avril 2009 les satellites en s'écartant progressivement de la Terre ont pénétré dans la région des points de Lagrange L4 et L5 : ces régions, où les influences gravitationnelles de la Terre et du Soleil s'équilibrent, pourraient héberger des astéroïdes. Parmi ceux-ci certains pourraient, selon une des théories existantes, constituer les résidus de la protoplanète qui a percuté la Terre et donné la naissance de la Lune^[12].

Le 6 février 2011 les deux satellites se trouvent en opposition par rapport au Soleil et fournissent pour la première fois une image complète du Soleil. Durant les 8 prochaines années les scientifiques continueront à disposer d'une image complète de la face du Soleil opposée à la Terre : complétée par des observations effectuées depuis l'orbite terrestre, ces données permettront de disposer en permanence d'une image sur 360° du Soleil^[13].

Résultats scientifiques et techniques

Les observations effectuées par les satellites STEREO sont exploitées pour améliorer les prévisions de la météorologie spatiale utilisée par les compagnies aériennes et les opérateurs de satellites^[14].

Galerie

• 

  La face du Soleil opposée à la Terre photographiée pour la première fois.

• 

  Une des premières images du Soleil prises par STEREO

• 

  Image du soleil en 3D prise par la mission

• 

  transit de la Lune devant le Soleil

• 

  Pôle sud du Soleil

• 

  Anaglyphe du Soleil

• 

  Une protubérance solaire spectaculaire photographiée par STEREO

Notes

Références

Articles connexes

• Soleil
• Éjection de masse coronale
• Météorologie de l'espace
• Orage magnétique

Liens externes

• (en) Site officiel de la NASA
• (en) Autre site officiel de la NASA
• (en) Site scientifique consacré à la mission de la NASA
• (fr) Page dédiée sur le site de l'agence spatiale française CNES
• (en)[PDF] Document de la NASA détaillant la mission

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Futures missions	Aditya (2012)  · Solar Probe Plus (2015) · Solar Orbiter (2017)  · Solar Sentinels (2017)
Annulées	Pioneer H
Voir aussi	Soleil
¹ Les dates indiquées sont celles de lancement

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