Le Soleil est un mélange de gaz brûlant au cœur duquel l’hydrogène se transforme par fusion nucléaire en hélium à des températures atteignant 15 millions de degrés Celsius. L’énergie produite rayonne alors dans le système solaire sous forme de lumière et de chaleur. Toute vie sur Terre est possible uniquement parce que la distance qui sépare le globe terrestre du Soleil permet de faire fondre la glace en eau sans pour autant brûler les matières organiques. Notre soleil nous est donc bénéfique. Mais parfois, ses caprices suscitent aussi notre inquiétude: par exemple, lorsque des explosions dans l’atmosphère solaire (corona) éjectent d’immenses nuages de particules chargées dans l’espace, qui finalement atteignent la Terre. Ces charges perturbent les satellites ainsi que les réseaux de télécommunication et d’électricité. Parfois avec des conséquences fatales, comme en 1989 où des millions de personnes dans la province canadienne du Québec ont été plongées dans le noir pendant plusieurs heures suite à l’effondrement du réseau électrique. C’est pourquoi des astrophysiciens et des ingénieurs à travers le monde étudient l’origine de ces éruptions et la manière dont les particules chargées atteignent la terre et se répercutent sur celle-ci.
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Une recherche en liaison permanente avec l’espace
Le satellite «Solar Orbiter» veut s’approcher plus près du Soleil qu’aucun autre satellite avant lui. «STIX», un appareil suisse de mesure du rayonnement X, sera également de la partie. (Image: ESA)
Marina Battaglia fait partie du réseau mondial de chercheurs qui étudient le Soleil. Cette scientifique est chargée de cours à l’Institut des technologies 4D de la Haute école technique FHNW à Windisch. Son bureau ne comporte pas de télescopes ni de modèles planétaires spectaculaires, mais seulement un ordinateur offrant un accès aux données des missions spatiales solaires actuelles de la NASA et de l’ESA. Les satellites correspondants observent le Soleil et fournissent des images ainsi qu’une série de mesures, notamment l’intensité de rayonnement à différentes longueurs d’onde, le chargement des particules émises et l’intensité des changements occasionnés au champ magnétique du Soleil. Marina Battaglia exploite ces données dans son bureau et teste les théories physiques afin d’expliquer l’activité solaire. Plus la distance est grande entre les instruments de mesure et le Soleil, plus le rayonnement est atténué, et la composition des particules chargées ne correspond plus alors à celle sur le Soleil. C’est pourquoi les astrophysiciens souhaitent se rapprocher encore davantage du Soleil avec «Solar Orbiter», un nouveau satellite actuellement en construction. L’un des dix appareils de mesure, qui doit être envoyé à destination du Soleil dans le satellite, est actuellement développé à la FHNW. Le groupe de recherche de Marina Battaglia, dirigé par le professeur Säm Krucker, supervise la construction de «STIX», un spectromètre conçu pour la mesure et l’analyse des rayons X.
Petit, léger et extrêmement stable
«STIX» est conçu et construit dans plusieurs laboratoires de l’Institut de la production et de la conception des produits (IPPE) de la FHNW à Windisch. Le professeur Hans-Peter Gröbelbauer est responsable de la construction et de la conception mécanique du spectromètre à rayons X, ainsi que du boîtier dans lequel l’appareil sera plus tard intégré dans le satellite. Les exigences relatives aux machines spatiales sont élevées. Le télescope ne peut pas mesurer plus de 75 centimètres et peser plus de sept kilos – chaque kilo supplémentaire augmenterait le prix de la mission de 30’000 francs. Dans ces spécifications d’espace et de poids sont inclus les détecteurs de mesure de rayonnement X, le refroidissement, l’ordinateur de commande et de traitement de données ainsi que l’alimentation en électricité. De plus, le principe de redondance s'impose: tous les moteurs et éléments de régulation doivent être réalisés en double exemplaire, à titre de sécurité en cas de défaillance. Un autre défi à relever est celui de la chaleur: le bouclier thermique du satellite orienté vers le soleil va chauffer jusqu’à 500°C. Les instruments doivent supporter des différences de température entre 60°C et -40°C pendant le vol. Comme les détecteurs de STIX sont les plus efficaces à -25°C, le professeur Hans-Peter Gröbelbauer les a enveloppés dans un film d’isolation thermique de 20 couches.
«STIX» devrait être terminé d’ici à la fin de l’année 2015. La société Airbus en Angleterre intégrera ensuite le télescope avec neuf autres instruments dans les satellites. Le lancement est prévu pour juin 2017 à Cape Canaveral. Trois années s’écouleront jusqu'à ce que le «Solar Orbiter» n’atteigne sa position orbitale définitive. Selon toute vraisemblance, Marina Battaglia ne pourra exploiter les premières mesures de STIX qu’en 2020. Qu’attend-elle des premières images? «Dans le meilleur des cas, nous verrons une chose à laquelle nous ne nous attendions pas du tout», explique-t-elle avec enthousiasme.
Texte: SATW /Samuel Schläfli
Source: Technoscope 1/15: La lumière; Technoscope est la revue technique de la SATW destinée aux jeunes.
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