Aujourd'hui, le vent solaire atteindra 600 km/s ; en fin d'après-midi, une violente éruption solaire augmentera le rayonnement de particules. Ces prévisions météorologiques spatiales sont cruciales pour des voyages sécurisés vers Mars. Un nouveau modèle informatique marque une avancée significative.
Des nuages de particules à haute énergie traversent occasionnellement notre système solaire à des vitesses fulgurantes. Un astronaute surpris sur leur trajectoire doit rester à bord de son vaisseau pour éviter un bombardement de rayonnement cancérigène. Les éruptions solaires menacent non seulement les astronautes, mais aussi les satellites, les signaux GPS et même l'aviation. Nos prévisions actuelles de météo spatiale restent imprécises, comparables à celles de la météo terrestre il y a 50 ans.
Avec les succès récents de SpaceX, les voyages habités vers la Lune et Mars approchent. Il est urgent d'améliorer les prévisions de météo spatiale. Pour cela, Nicolas Wijsen a développé, lors de son doctorat, le modèle PARADISE (PArticle Radiation Asset Directed at Interplanetary Space Exploration). Grâce à la puissance du supercalculateur flamand, il simule les trajectoires des particules à haute énergie, en intégrant l'influence variable du vent solaire, contrairement aux modèles existants.
Les éruptions solaires éjectent des nuages de plasma qui accélèrent les particules, générant un rayonnement à haute énergie.
Le vent solaire, flux continu d'électrons, protons et ions solaires, transporte le champ magnétique solaire dans l'espace interplanétaire. Ce champ dévie les particules chargées en spirale, formant des "autoroutes" magnétiques pour leur propagation.
Un nuage de plasma tord le champ magnétique interplanétaire (lignes blanches), guidant les particules à haute énergie.
Le vent solaire tourbillonnant rend ce champ chaotique, et les éruptions solaires aggravent les perturbations, créant des trajectoires imprévisibles pour les particules.
PARADISE intègre le modèle EUHFORIA (EUropean Heliospheric FORecasting Asset), qui utilise des données satellitaires pour simuler vent solaire et nuages de plasma. Lors d'une tempête solaire, il prédit les destinations des particules : Terre, Mars ou ailleurs, pour des prévisions plus fiables.
Pour affiner ces modèles, plus de données sont nécessaires. La NASA a lancé en août 2018 la Parker Solar Probe, approchant le Soleil comme jamais. L'ESA a suivi en février 2020 avec Solar Orbiter, observant les pôles solaires et analysant le vent solaire. Ces missions, combinées à EUHFORIA et PARADISE, permettront de valider et d'améliorer les prévisions en identifiant les lacunes scientifiques.
Les mesures de Parker Solar Probe et Solar Orbiter boosteront notre compréhension de la météo spatiale. Pour l'instant, les astronautes subissent une météo plus imprévisible que la nôtre sur Terre.
Nicolas Wijsen est nominée pour la Flemish PhD Cup. Découvrez ses recherches sur www.phdcup.be.
