coucher de soleil
Applications & Services 03/05/2021

Warning : Tempête de protons en approche

Même si le soleil rend possible la vie sur Terre (énergies, photosynthèse, etc.), le soleil reste aussi une grande menace. Il y a 1 chance sur 8 que la Terre soit touchée par une tempête solaire catastrophique d’ici à 2030.

Les dommages seraient considérables puisque les grosses éruptions solaires peuvent mettre à genoux les réseaux électriques, de télécommunications ou de navigation GPS. Depuis les années 2000, CLS a été missionnée successivement par l’agence spatiale française, le CNES, l’agence spatiale européenne, l’ESA ou encore Arianespace pour prévoir les tempêtes de protons générées par les caprices de notre étoile. A l’occasion de la journée mondiale du soleil, nous vous proposons un retour sur une météorologie solaire éclairante.

 

vue de la Terre depuis l'espace de nuitLes conséquences d’une éruption solaire sur Terre

Selon un rapport américain, une telle éruption pourrait entraîner plus de 1 000 milliards de dollars de pertes économiques dans le monde. Le précédent événement de cette ampleur est survenu le 1er septembre 1859, à une époque où notre civilisation était beaucoup moins vulnérable. A l’époque, on estime que 5% de l’ozone stratosphérique fut détruit par la tempête, ozone qui mit plusieurs années à se reformer dans la haute atmosphère. La température très intense de l’éruption (50 millions de degrés à sa naissance) permit d’accélérer les protons issus du Soleil à des énergies dépassant les 30 MeV, voire 1 GeV.

 

module Zvezda
Module Zvezda

Avant d’aller jusque-là, certaines populations et infrastructures peuvent être menacées à moindre échelle par l’activité solaire :

  • l’astronaute en activité dans l’espace, ou dans l’ISS, la Station spatiale internationale, risquant alors une irradiation et un risque potentiel de cancer;
  • les satellites, ou d’autres éléments spatiaux. Dans les hautes couches (entre 50 et 10 km de haut), les protons tombant sur les satellites de communication ou d’observation de la Terre peuvent créer des décharges électriques et émettre des signaux parasites qui détruisent des composants électroniques et dérèglent les satellites. Et il est impossible de les isoler, ils seraient beaucoup trop lourds et donc trop chers (tout instrument orbitant sur un satellite revient 1 000 fois plus cher que sur Terre);
  • les pilotes de ligne et leurs passagers peuvent également être touchés. Les particules ne sont pas tellement dangereuses en soi pour la population, excepté pour le personnel navigant qui ne doit pas dépasser une dose annuelle de radiations;
  • les plateformes pétrolières situées près des pôles ou de l’équateur ou encore les explorateurs, dont les équipements électriques peuvent être perturbés;
  • mais le soleil représente également une menace pour les réseaux terrestres de distribution d’énergie;
  • bon nombre de personnes et d’activités économiques sont à la merci d’une éruption solaire trop importante.

Connaître l’activité solaire est donc une donnée importante voire vitale car des dispositions peuvent être prises pour se protéger des tempêtes de protons.

éruption solaire

Avec la prévision de tempête solaire, des mesures de précaution peuvent être prises :

  • pour les spationautes par exemple, la station spatiale internationale est équipée d’un compartiment blindé où ils sont priés de se réfugier lors du passage d’un nuage radiatif. Mais la protection des spationautes des futurs voyages martiens vis-à-vis de ces particules reste un problème crucial;
  • pour les pilotes de lignes et leurs passagers, lors d’un avis d’évènement radiatif suite à une éruption solaire, les compagnies aériennes détournent leurs vols, notamment les vols transpolaires car les protons pénètrent essentiellement au niveau des pôles;
  • pour les satellites, on peut mettre les satellites en veille, même si les opérateurs ont toujours des craintes vis-à-vis de ce processus de peur de ne pas pouvoir réactiver les satellites;
  • quant aux lignes de haute tension, les compagnies électriques essaient d’atténuer les effets des courants induits en rajoutant des prises de terre ou en coupant momentanément le courant sur un tronçon de ligne.

 

Météorologie solaire : CLS détient une compétence unique

100ème lancement de la fusée Ariane 5CLS fournit des services de prévision d’activité solaire depuis 2006. Les compétences de nos experts en astrophysique et géophysique alliées à leur curiosité, nous a permis de développer et d’opérer des services adaptés à chacun de nos clients.

Ainsi depuis les années 2000, CLS a étudié l’impact des phénomènes de scintillation ionosphérique sur les données GPS, avec la préparation de services clé en main de prévision pour des opérateurs offshore, incluant l’installation de moniteurs, la récupération, le traitement et l’analyse de données.

Thomas Pesquet durant la mission Proxima
Thomas Pesquet durant la mission Proxima

L’entreprise a également fournit une prévision des risques d’évènements à protons pouvant perturber voire endommager les ATVs (i.e. les vaisseaux cargo spatial qui ravitaillent l’ISS) Jules Verne & Kepler, Edouardo Amaldi, Albert Einstein, Georges Lemaitre. Ce service se traduisait par la livraison d’un bulletin de prévision d’activité solaire à 24h sécurisant ainsi certains équipements, comme les senseurs optiques de l’ATV, indispensable à l’amarrage du vaisseau ravitailleur de l’ISS. Pour le compte de l’ESA, CLS a également délivré des prévisions de risques d’évènements à protons pour planifier, reporter ou encore annuler un lancement. Ce service quant à lui se traduisait par la livraison de bulletins de prévision d’activité solaire à 24h la semaine précédant la programmation d’un tir et d’alertes en cas d’événements potentiellement dangereux, une semaine de campagne avant le tir.

Depuis 2019, CLS fait partie d’un consortium international fournissant un service opérationnel de suivi d’activité solaire pour l’Organisation de l’Aviation Civile Internationale (OACI).

 

observatoire solaire spatial SOHO
Observatoire solaire spatial, SoHO

Quelles données utilisent-ont à CLS pour observer le soleil ?

Les données des satellites SDO, SOHO, STEREO, DSCOVR et ACE sont indispensables aux prévisions solaires émises par CLS. SDO et SOHO ont pour objectif d’étudier la structure interne du Soleil, la chaleur de son atmosphère, les origines du vent solaire. STEREO permet d’observer le Soleil depuis d’autres points de vue que la Terre. DSCOVR et ACE mesurent le vent solaire et les caractéristiques de son champ magnétique. Les récepteurs GNSS (GPS, Galileo, Glonass, etc.) sont également de précieux instruments pour mesurer et prédire les scintillations ionosphériques.

 

Magic Sunshineaurore boréale

Même si ces tempêtes de protons, ces effets de scintillation peuvent être dévastateurs, ils rendent possible sur Terre un phénomène des plus délectable : les aurores boréales. Comme quoi à tout problème, il y a une solution et des raisons de positiver.

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