"Aujourd'hui, le vent solaire soufflera à 600 km/s ; en fin d'après-midi, une violente éruption solaire suivra avec le risque d'un rayonnement accru de particules. De telles prévisions météorologiques spatiales sont indispensables si nous voulons voyager en toute sécurité vers Mars. Un nouveau modèle informatique franchit une étape importante.
De temps en temps, des nuages de particules à haute énergie parcourent notre système solaire à des vitesses phénoménales. Si vous vous trouvez sur le chemin d'un tel nuage en tant qu'astronaute, vous feriez mieux de rester dans votre vaisseau spatial. Sinon, vous serez exposé à un bombardement féroce de rayonnement de particules cancérigènes. Les éruptions solaires représentent non seulement un danger pour les astronautes, mais peuvent également perturber les satellites et perturber notre signal GPS. En conséquence, l'aviation peut devenir sérieusement confuse de manière inattendue. Une prévision météorologique spatiale pourrait aider, mais pour l'instant nos prévisions météorologiques spatiales ne sont pas meilleures que les prévisions conventionnelles d'il y a environ 50 ans.
Avec les récents succès de SpaceX , les voyages spatiaux habités vers la Lune et Mars se cachent juste au coin de la rue. Il est grand temps d'avoir des prévisions météorologiques spatiales plus précises. Cela nécessite une meilleure compréhension de la météo spatiale. Dans cet esprit, j'ai développé le modèle PARADISE pour mon doctorat, un acronyme pour PArticle Radiation Asset Directed at Interplanetary Space Exploration. Merci au puissance de calcul du supercalculateur flamand, ce modèle peut calculer la façon dont les particules de haute énergie se déplacent dans notre système solaire. PARADISE se distingue des autres modèles existants en prenant également en compte l'influence du vent solaire capricieux.
Les éruptions solaires envoient des nuages de plasma dans l'espace, qui agissent alors comme de puissants accélérateurs de particules, produisant un rayonnement de particules à haute énergie.
Le vent solaire est constitué d'un flux continu d'électrons, de protons et d'ions provenant du soleil. Ce mince flux de particules chargées transporte avec lui le champ magnétique du soleil à travers l'espace. De ce fait, tout notre système solaire est intégré dans un champ magnétique interplanétaire. Ce champ magnétique affecte à son tour les trajectoires des particules chargées hautement énergétiques et les déforme. Cette interaction se traduit par un mouvement en spirale des particules chargées le long du champ magnétique interplanétaire. Ce champ crée, pour ainsi dire, des autoroutes le long desquelles les particules de haute énergie parcourent l'espace.
Un nuage de plasma peut provoquer des torsions dans le champ magnétique interplanétaire (lignes blanches), le long duquel les particules à haute énergie se déplacent.
Parce que le vent solaire se propage dans l'espace comme un courant tourbillonnant, le champ magnétique interplanétaire peut être très chaotique. De puissantes éruptions solaires projettent également occasionnellement d'énormes nuages de plasma chaud dans l'espace, perturbant davantage le vent solaire. En conséquence, les autoroutes interplanétaires le long desquelles les particules à haute énergie voyagent peuvent avoir de forts rebondissements et prendre de nombreux virages inattendus.
PARADISE prend en compte les variations constantes du vent solaire en utilisant un autre modèle appelé EUHFORIA. EUHFORIA signifie EUropean Heliospheric FORecasting Asset † Ce modèle utilise des observations satellitaires du soleil pour modéliser le vent solaire et tous les nuages de plasma. En utilisant EUHFORIA pendant une tempête solaire, PARADISE peut estimer où les autoroutes magnétiques conduiront les particules de haute énergie :vers la Terre, vers Mars ou vers d'autres endroits de notre système solaire. Avec cela, nous franchissons une étape importante vers des prévisions météorologiques spatiales plus précises.
Pour améliorer encore la modélisation de la météo spatiale, des mesures plus nombreuses et de meilleure qualité du vent solaire et des éruptions solaires sont nécessaires. Les grandes agences spatiales américaines et européennes, la NASA et l'ESA en sont également conscientes. C'est pourquoi, en août 2018, la NASA a lancé la sonde solaire Parker Solar Probe , qui observera notre soleil de plus près que jamais. En février 2020, l'ESA a ensuite lancé la sonde solaire Solar Orbiter † Cette sonde observera pour la première fois de près les régions polaires du Soleil et mesurera également en continu la composition du vent solaire.
Le mesures des sondesParker Solar Probe et Solar Orbiter offrent d'énormes possibilités d'accroître nos connaissances sur la météo spatiale. Des modèles tels que EUPHORIA et PARADISE sont essentiels à cet égard. En comparant les données de mesure avec les résultats de ces modèles, nous pouvons déterminer où nos connaissances actuelles sur la météo spatiale sont insuffisantes. Nous pouvons ensuite utiliser ces informations pour améliorer les modèles existants et ainsi développer progressivement une meilleure prévision de la météo spatiale.
Pour l'instant, sans aucun doute, les astronautes ont encore plus le droit de se plaindre de la météo que nous les Terriens.
Nicolas Wijsen a été nominé pour la Flemish PhD Cup. Découvrez-en plus sur ses recherches sur www.phdcup.be.
