Mise à jour le 20 Janvier 2008
 
 
     
CONFÉRENCE
"DU SOLEIL À LA TERRE : LA MISSION STEREO"
Par Frédéric AUCHERE de l'IAS (Institut d'Aastrophysique Spatiale d'Orsay)
Organisée par la SAF
À la FIAP, 30 rue Cabanis, 75014 Paris (métro Glacière).
 
Le Jeudi 17 Janvier 2008 à 20H30
 
Photos : JPM. pour l'ambiance (les photos avec plus de résolution peuvent m'être demandées directement)
Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur.  Voir les crédits des autres photos et des animations.
 
Frédéric Auchère a eu la gentillesse de nous donner sa présentation avec les nombreuses animations (total : 459MB), elle est disponible sur le site de l'IAS en liaison ftp à cette adresse : ftp://ftp.ias.u-psud.fr/fauchere/pub/STEREO_SAF/  (je ne sais pas pour combien de temps) sinon je la mets aussi disponible sur ma liaison ftp il s'appelle STEREO IAS.
Ceux qui n'ont pas les mots de passe doivent me contacter avant.
 
 
 
 
BREF COMPTE RENDU
 
 
 
Public toujours très attentif, et particulièrement ce soir.
 
 
 
Le sujet de ce soir concerne notre étoile, le Soleil, Frédéric Auchère (photo de gauche) est astronome adjoint à l'Institut d'astrophysique Spatiale d'Orsay, il a de l'expérience avec le Soleil car il a travaillé 5 ans au GSFC (Goddard Space Flight Center) de la NASA au Maryland sur la sonde solaire SOHO.
 
 
 
Il nous parle ce soir de la nouvelle mission solaire baptisée STEREO.
 
 
Pour suivre cette conférence, il faut pour ceux qui ne sont pas familiers avec les termes utilisés en relation avec le Soleil, revoir ces quelques notions qui sont pour la plupart résumés dans cet astronews précédent.
 
 
 
 
 
 
 
En voici quelques extraits :
 
Une éruption solaire (solar flare en anglais) ou protubérance (prominence en anglais) est une explosion à la surface du Soleil (due à une variation brutale du champ magnétique) qui émet des particules gamma et X, protons et électrons très énergétiques
 
Une tache solaire (sunspot en anglais) est liée au champ magnétique du soleil, elle apparaît sombre car elle est moins chaude de quelques mille degrés que le reste de la photosphère. C'est un point de sortie (ou d'entrée) du champ magnétique , elle peut durer plusieurs jours. Elles vont généralement par paire. Les taches solaires obéissent à un cycle de 11 ans (le champ magnétique solaire s'inverse tous les 11 ans, pourquoi? On ne le sait pas encore).
 
Les éjections de masse coronale (CME : Coronal Mass Ejection en anglais) sont d'énormes éjections de plasma se propageant dans le milieu interplanétaire à grande vitesse (max 1000 km/s), le processus n'est pas connu parfaitement.
Une superbe CME par SOHO en animation gif : http://www.esa.int/export/esaSC/SEMVZ9S1VED_index_1.html
 
Les trous coronaux (coronal holes) sont des zones sombres (vue en rayons UV) de la surface du soleil; Ce sont des zones dans lesquelles le champ magnétique est ouvert et sont la source du vent solaire rapide. Ils sont principalement mais pas seulement autour des pôles.
 
Le vent solaire (solar wind) est un flot de particules (protons essentiellement, électrons noyaux d'hélium) s'échappant de la couronne solaire (plasma de plusieurs millions de degrés) à très grande vitesse (dépassent leur vitesse de libération) de l'ordre de 400km/s.. Il atteint la Terre en 4 à 5 jours. Ce vent baigne tout le système solaire de façon spiralée (comme un jet d'eau sortant d'un tourniquet d'arrosage) ceci est dû à la rotation du soleil.
 
 
 
F. Auchère nous parle d'abord du glorieux prédécesseur de cette sonde et qui est toujours en activité : la sonde SOHO (SOlar and Heliospheric Observatory) mission américano-européenne lancée le 2 Décembre 1995 et dont la mission devrait être prolongée au moins jusqu'en 2015.
 
 
 
GENÈSE DE LA MISSION STEREO.
 
STEREO, (acronyme pour Solar TErrestrial RElations Observatory) est une mission qui comporte deux satellites d'étude du Soleil : l'un sera placé "en avant" de la Terre (Stereo-A   leading en anglais ou ahead) et l'autre "en arrière" (Stereo-B  lagging ou trailing en anglais ou behind) permettant ainsi des vues stéréoscopiques du Soleil.
 
 
 
 
Pourquoi deux sondes? En fait seuls des points de vue multiples permettent de comprendre la géométrie des structures observées et traversées.
 
Ils sont situés sur des points qui s'écartent de la Terre de 22,5° par an, la première année ils seront donc à 45° entre eux, la deuxième à 90° etc..
 
Ils ont été lancé malheureusement pour eux et pour nous, en plein minimum solaire le 25 Octobre 2006.
 
Afin de les placer sur les orbites voulues, ils sont d'abord placés sur des orbites très elliptiques et puis enduite on effectuera des assistances gravitationnelles (swingbys en anglais) avec la Lune, sa gravité servira à perturber les orbites jusqu'à atteindre celles désirées. Signalons que c'est la première que l'on effectue une assistance gravitationnelle avec deux satellites en même temps.
 
On peut voir les orbites de Janvier 2007 à Décembre 2008 sur cette animation mpeg de 3MB.
 
 
 
 
Ils doivent :
·        Caractériser l'héliosphère en 3D et de façon dynamique.
·        Caractériser la propagation des CME dans l'héliosphère.
·        Comprendre les causes et les mécanismes du déclenchement des CME.
·        Comprendre l'origine et les mécanismes d'accélération des particules énergétiques dans la couronne solaire et le milieu interplanétaire.
·        Comprendre l'impact de ces phénomènes sur les environnements planétaires.
 
 
 
 
 
STEREO doit pouvoir nous fournir des données sur les éjections de masses coronales (CME) qui sont des éruptions de milliards de tonnes de l'atmosphère solaire dans l'espace interplanétaire, ils sont la cause d'orages magnétiques à l'arrivée sur Terre et peuvent causer des dommages irrémédiables aux satellites de communication et aux installations électriques en plus du danger pour les astronautes en orbite terrestre
 
 
 
 
 
 
IMPACT SUR LES ACTIVITÉS HUMAINES.
 
Elles sont de plusieurs ordres :
 
 
 
·        Sur les satellites, destruction de l'électronique ou usure des panneaux solaires.
·        Perturbation des signaux radio
·        Interruptions de la distribution électrique terrestre (Québec en 1989 par exemple)
·        Danger pour les astronautes ISS et danger pour les EVA
·        Variation des courants ionosphériques qui joue sur l'altitude des satellites ce qui peut réduire leur durée de vie
·        Dégradation du signal GPS
·        Produit le phénomène des aurores
 
 
 
 
 
 
 
LES INSTRUMENTS À BORD DE STEREO.
 
 
16 instruments de mesure différents sont à bord de chaque sonde.
 
Les quatre les plus importants sont montés sur les deux sondes, ce sont :
 
 
Sun Earth Connection Coronal and Heliospheric Investigation (SECCHI) comporte 4 instruments : une caméra dans l'extrême UV , deux coronographes en lumière blanche et un imageur héliosphérique.
 
Ils ont pour but d'étudier en 3D l'évolution des CME . Principal Investigator: Dr. Russell Howard, Naval Research Laboratory, Washington, D.C.
 
 
L'IAS a participé à l'élaboration de ces instruments.
 
 
Sur cette photo on voit le télescope UV auquel a participé l'IAS pour son développement.
 
 
 
Une partie du SECCHI sont les imageurs héliosphériques très particuliers qui ont des très grands champs de vision, le 1 de 20° et le 2 de 70° permettant d'englober une très grande partie de l'environnement solaire.
 
Voici un schéma de principe de ces HI (d'après The NASA Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO) Mission Heliospheric Imager de l'Université de Birmingham notamment).
On y voit la 1 en rouge et la 2 en bleu.
 
 
 
 
 
STEREO/WAVES (SWAVES) est un détecteur d'émissions radio (radio bursts) qui doit suivre l'évolution des désordres radio du Soleil. Principal Investigator Dr. Jean Louis H. Bougeret, Centre National de la Recherche Scientifique, Observatoire de Paris, et Co-Investigator Mr. Michael Kaiser of Goddard.
 
In-situ Measurements of Particles and CME Transients (IMPACT) étudie la distribution 3D des particules solaires et du plasma solaire. Principal Investigator: Dr. Janet G. Luhmann, University of California, Berkeley.
 
PLAsma and SupraThermal Ion Composition (PLASTIC) doit communiquer les caractéristiques du plasma solaire : protons, alpha et ions lourds. Dr. Antoinette Galvin, University of New Hampshire.
 
 
 
 
LES PREMIERS RÉSULTATS.
 
 
Beaucoup d'images prises par STEREO sur ce site de la NASA et une vue générale de la mission et principales prises de vue des divers instruments. 22MB mpeg.
 
 
 
Frédéric Auchère nous montre alors plusieurs films provenant des instruments de STEREO, notamment un étonnant ballet Terre-Lune vu depuis la sonde.
 
 
 
 
J'ai retrouvé ce film dans les archives de la mission, le voici, c'est assez émouvant de penser que l'on voit notre Terre et son satellite bouger sur leur orbite.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
On y voit le ciel vu par SECCHI HI (Imageur Héliosphérique) d'Avril à Août 2007. STEREO-A est à gauche et STEREO-B à droite. Sur la droite l'objet brillant c'est notre planète, et le point brillant qui circule autour c'est la Lune. Le point brillant à gauche c'est Vénus. Si vous faites bien attention, on peut aussi distinguer Mercure.
Les lignes verticales blanches correspondent à la saturation des CCD par les objets brillants.
 
Voici ce film mpeg de 30MB fait par l'IAS.
 
 
 
 
 
 
La première lumière des télescopes UV les EUVI.
 
Une mosaïque dans l'extrême Ultra Violet prise le 4 Dec 2006 de STEREO-A on mesure à ces différentes longueurs d'onde, la température de l'atmosphère solaire: du coin supérieur gauche et en tournant dans le sens des aiguilles d'une montre :
·        1 million de °C avec 171 Å
·        1,5 million de °C avec 195 Å
·        60 à 80.000 °C avec 304 Å
·        2,5 millions de °C avec 286 Å.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Les éjections de masses coronales (CME) sont maintenant détectées par cette paire de satellite.
 
On voit sur ce film (clic sur l'image pour le lancer ou pour le télécharger 5MB en mpeg) qui se déroule en accéléré sur 3 jours (du 14 au 17 Novembre 2007) les informations du Coronographe 2 de STEREO-A, qui nous montrent diverses formes de CME correspondant à une période active du Soleil.
 
 
 
 
 
On peut voir aussi sur ce film une vue assez surprenante de notre voie lactée lorsque SECCHI/HI-A du STEREO-A bouge lentement au cours de quelques jours.
 
 
 
Concernant l'instrument SWAVES, voici le genre d'informations produit par ces détecteurs radio.
 
On recueille jour après jour et pour chaque sonde (la A en haut la B en bas) notamment les sursauts radio de la couronne.
SWAVES couvre le domaine de 16MHz à 40kHz et permet la détermination de l'intensité, de la direction et de l'extension spatiale des sources radio.
 
Les sursauts radio les plus intenses sont appelés de type II; ils produisent généralement un lent décalage en fréquence que l'on remarque bien sur les courbes de la photo ci-contre. Ils sont générés après une éruption solaire.
 
 
Plus de détails sur le SWAVES et ses relevés sur ce site.
 
 
 
 
 
Mais le plus impressionnant ce sont les comètes.
 
En effet tout comme SOHO, STEREO détecte les comètes qui s'approchent du Soleil.
 
 
La plus célèbre fut McNaught dont on voit la superbe queue voilée très clairement, il en existe aussi un petit film (3,6MB mpeg) que vous pouvez voir ou télécharger en cliquant sur la photo de gauche.
 
Que voit on? Pris par l'instrument SECCHI/HI-A du STEREO-A du 11 au 18 Janvier 2007, dans le champ entier du HI-1, la queue de la comète qui fait 7° de long. La tête de la comète n'est pas sur le film car elle saturait le CCD, mais on voit tous les détails de cette queue, la comète se trouve alors à 0,17 UA su Soleil (plus près que Mercure!).
 
On remarquera Vénus à gauche et plus tard Mercure à droite qui viennent toutes deux saturer l'image.
 
 
 
 
 
 
 
 
Mais il y en a d'autres, le plus impressionnant c'est la comète 2007 F1 Loneos, mais je n'arrive pas à faire fonctionner le film qui est en avi, ce que j'ai fait, je l'ai téléchargé en avi et ensuite converti en mpeg, et là cela fonctionne, voici le lien de ce film de 13,5MB, peut être qu'entre temps la NASA corrigera : http://stereo.gsfc.nasa.gov/img/stereoimages/movies/loneos_hi2a.avi
 
On voit dans ce film la comète Loneos qui passe devant le champ de vision du SECCHI-HI-2, on remarquera que la queue de la comète se sépare plusieurs fois du corps, dû aux CME.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Il s'est aussi produit un transit de la Lune devant le Soleil (invisible de la Terre) mais vu par STEREO-B le 25 Février 2007, bien sûr comme ce satellite était beaucoup plus loin que nous de la Lune, celle ci ne couvre pas le disque solaire, elle est 4,4 fois plus petite que vue depuis la Terre.
Voici le film accéléré de cette rencontre qui est aussi la composition de plusieurs filtres.
 
 
 
Pour terminer voici en grand champ ce que voient les imageurs héliosphériques HI de STEREO le 18 Février 2007, on y voit quelques planètes, la comète McNaught , M31 , la voie lactée et notre planète et sa Lune.
 
Bien entendu le Soleil est masqué par le coronographe.
 
On rappelle que le HI-1 a un champ de 20° et le HI-2 un champ de 70°.
 
L'image est composée des HI-1 le plus près du Soleil, et la plus grande partie de l'image provient des HI-2.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Une très belle image d'une éruption solaire prise par STEREO en conclusion.
 
 
 
 
 
 
 
POUR ALLER PLUS LOIN :
 
Le site de SOHO à la NASA
 
Le site de STEREO à la NASA.
 
Le site de STEREO au GSFC, c'est le plus complet, il comporte aussi une galerie d'images dont une galerie de photos en 3D anaglyphes.
 
Un APOD sur le Soleil en 3D.
 
Le site de STEREO à l'IAS d'Orsay.
 
Le site de STEREO au CNES.
 
Galerie de photos au JHUAPL sur la mission.
 
Design du HI par nos amis Belges, document pdf de 8 pages en anglais.
 
Description technique du télescope grand champ HI par nos amis britanniques en pdf.
 
Le site du SECCHI.
 
Site très complet du Earth Observation Ressources qui donne beaucoup d'explications techniques (anglais) sur STEREO.
 
Les éruptions solaires observées par STEREO par l'INSU.
 
Un article du Figaro sur les observations 3D de STEREO.
 
La physique des plasma et STEREO par le LESIA.
 
Plus général, une présentation superbe en pdf sur les coronographes par le Max Planck Institute (anglais).
 
Questions/réponses en anglais à propos de la mission STEREO.
 
 
Les vidéos  en plus de celles citées dans le texte :
 
 
La comète ENCKE vue par STEREO, 5,5MB en mpeg.
 
Les CME vues par STEREO, un film de 20MB en QT.
 
Vue du Soleil par l'EUIT en différentes longueurs d'onde. 36MB QT.
 
Vue très générale de STEREO-A avec les 5 caméras de SECCHI, film de 10MB en mpeg. À voir.
© NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio
 
 
 
 
 
 
Bon ciel à tous
 
 
Jean Pierre Martin   membre de la SAF
www.planetastronomy.com