Space Weather Follow On

Les prévisions de la météorologie spatiale, dont l'objectif est d'anticiper les éruptions solaires pour préserver notamment les équipements électroniques des satellites en orbite autour de la Terre, dépendent d'observatoires spatiaux américains et européens qui ont dépassé la durée de vie pour laquelle ils avaient été conçus[1] :

• Pour la surveillance des éruptions solaires, l'instrument LASCO embarqué sur l'observatoire SoHO développé conjointement par la NASA et l'Agence spatiale européenne qui a largement dépassé sa durée de vie prévisionnelle ainsi que l'instrument SECHNI du satellite STEREO également en sursis.
• Pour la mesure du champ magnétique interplanétaire, les instruments MAG du satellite de la NASA ACE hors d'âge (en orbite depuis 1996), l'instrument PLASMAG du satellite de la NASA DSCOVR, qui a dépassé sa durée de vie opérationnelle depuis 2020, et le magnétomètre des satellites météorologiques géostationnaires américains GOES.
• Pour la mesure du vent solaire, les instruments SWEFAM du satellite ACE et PLAMASG de DISCOVR tous deux en sursis.

Pour continuer à remplir les objectifs de surveillance de la météorologie spatiale, l'Agence spatiale européenne a confirmé en 2022 le développement de la mission Vigil. Il est prévu que cet engin spatial soit opérationnel au milieu de la décennie 2020 (au mieux). De son côté, la NOAA (l'agence spatiale américaine qui est chargée des prévisions météorologiques et de la gestion des satellites météorologiques des États-Unis) a lancé en 2020 dans le même objectif le développement de la mission SWFO-L1. Elle passe commande du satellite pour un montant de 96,6 millions US$ auprès du constructeur spatial Ball Aerospace. Cette société est chargée de développer la plateforme, intégrer les instruments fournis par les laboratoires de recherche, effectuer les tests d'intégration du satellite et gérer les opérations une fois le satellite en orbite[2]. La fourniture d'un centre de contrôle de contrôle et d'autres équipements terrestres dédié au satellite SWFO-L1 est commandée en 2021 auprès de la société L3Harris pour un montant de 44 millions US$[3].

SWFO-L1 a pour objectif de collecter des données sur le vent solaire et de prendre des images sur la couronne solaire qui seront utilisés par la NOAA pour surveiller et prédire les éruptions solaires et reprendre ainsi notamment le rôle de SoHO qui arrive en fin de vie[2].

Pour remplir ces objectifs, le satellite est équipé de plusieurs instruments[4] :

• l'instrument SWiPS (Solar Wind Plasma Sensor) ,dont deux exemplaires sont installés à bord de l'engin spatial, mesure la vitesse, la densité et la température des ions du vent solaire. L'instrument effectue ses mesures toutes les 60 secondes avec un temps de latence de 300 secondes. Il permet de mesure des vitesses comprises entre 200 et 2500 km/s. La masse de l'instrument est de 5,4 kg et il consomme au maximum 7,7 Watts.
• le coronographe CCOR-2 (Compact Coronagraph) développé par le laboratoire Naval Research Laboratory doit permettre d'observer les éruptions solaires à la surface de notre astre. C'est une version améliorée (champ de vue plus étendu) du coronographe CCOR-1 embarqué sur le satellite GOES-U. Le recueil des données ne sera pas affecté par les éclipses qui dégradent les images prises par GOES durant 42% du temps. L'image porte sur la portion de la couronne solaire comprise entre 3 et 23,5 rayons solaires. L'instrument prend une image toutes les 15 minutes (débit de transfert des données 38,7 bits par seconde) et celles-ci sont disponibles au bout de 30 minutes. La résolution spatiale est de 65 secondes d'arc. L'instrument a une masse de 22,1 kilogrammes et une consommation électrique de 14,2 Watts.
• l'instrument STIS (Supra Thermal Ion Sensor) fourni par le laboratoire Space Sciences Laboratory de l'Université de Californie est chargé d'analyser in situ les ions suprathermiques (25-6000 keV) et les électrons (énergie comprise entre 25 et 250 keV) du vent solaire. Il est constitué de deux télescopes dont l'ouverture est 80x60°. Les mesures sont effectuées toutes les 16 secondes et le temps de latence est de 300 secondes. L'instrument a une masse de 2,3 kilogrammes et consomme 3,8 Watts.
• le magnétomètre MAG fourni par le laboratoire Southwest Research Institute doit mesurer in situ les fluctuations du champ magnétique interplanétaire. Il permet de mesurer un champ magnétique d'une intensité de +/-440 nT. Il effectue ces mesures avec une fréquence de 8 Herz et le temps de latence est de 300 secondes. L'instrument a une masse de 650 grammes et consomme 1,7 Watts.
• XFM (X-ray Flux Monitor) mesure les émissions de rayons X produits par le Soleil. XFM est conçu par un consortium d'entreprises finlandaises ISAWARE. L'instrument sera également embarqué sur l'observatoire Vigil de l'Agence spatiale européenne.

Le satellite doit être lancé dans l'espace vers 2025 avec la sonde spatiale Interstellar Mapping and Acceleration Probe et placé au point de Lagrange L1 du système Terre-Soleil. Ce point où les influences gravitationnelles de la Terre et du Soleil se compensent se situe sur la droite reliant ces deux corps célestes à 1,5 millions de kilomètres de la Terre. L'observatoire spatial pourra ainsi observer sans obstruction les éjections de vent solaire avant qu'elles n'arrivent au niveau de la Terre[2]. La mission européenne Vigil sera elle placée au point de Lagrange L5 situé à 1,5 millions de kilomètres de la Terre sur un axe faisant 60° avec la droite Terre-Soleil en arrière de la Terre (par rapport à son sens de rotation). Cette position permettra de disposer d'une image stéréoscopique du Soleil en combinant les données produites par les instruments de Vigil et de SWFO-L1[5].