STÉRÉO

STEREO ( Solar TErrestrial RElations Observatory ) est une mission d'observation solaire . Deux sondes spatiales presque identiques ( STEREO-A , STEREO-B ) ont été lancées en 2006 sur des orbites autour du Soleil qui les font respectivement avancer plus loin et reculer progressivement par rapport à la Terre. Cela a permis d'obtenir des images stéréoscopiques du Soleil et des phénomènes solaires, tels que les éjections de masse coronale .

Le contact avec STEREO-B a été perdu en 2014 après que celui-ci soit entré en rotation incontrôlée, empêchant ses panneaux solaires de produire suffisamment d'énergie. Il a été brièvement rétabli en 2016 avant d'être interrompu et finalement déclaré perdu.

Les deux sondes STEREO ont été lancées à 00h52 UTC le 26 octobre 2006 depuis la rampe de lancement 17B de la base aérienne de Cap Canaveral en Floride, sur un lanceur Delta II 7925-10L, sur des orbites géocentriques hautement elliptiques . L' apogée a atteint l'orbite de la Lune. Le 15 décembre 2006, lors de la cinquième orbite, la paire a fait un survol vers la Lune pour bénéficier d'une assistance gravitationnelle . Comme les deux sondes se trouvaient sur des orbites légèrement différentes, la sonde « devant » (A) a été éjectée sur une orbite héliocentrique à l'intérieur de l'orbite terrestre, tandis que la sonde « derrière » (B) est restée temporairement sur une orbite terrestre haute. La sonde B a de nouveau rencontré la Lune sur la même révolution orbitale le 21 janvier 2007, étant éjectée de l'orbite terrestre dans la direction opposée à celle de la sonde A. La sonde B est entrée sur une orbite héliocentrique à l'extérieur de l'orbite terrestre. Il a fallu 347 jours à la sonde A pour effectuer une révolution autour du Soleil et 387 jours à la sonde B. L'angle sonde A/Soleil/Terre augmentera de 21,650° par an. L'angle sonde B/Soleil/Terre changera de −21,999° par an. Étant donné que la longueur de l'orbite terrestre est d'environ 940 millions de kilomètres, les deux sondes ont une vitesse moyenne, dans un référentiel géocentrique rotatif dans lequel le Soleil est toujours dans la même direction, d'environ 1,8 km/s, mais la vitesse varie considérablement en fonction de leur proximité avec leur aphélie ou périhélie respectif (ainsi que de la position de la Terre). Leurs positions actuelles sont indiquées ici.

Au fil du temps, les sondes STEREO ont continué à s'éloigner l'une de l'autre à un rythme combiné d'environ 44° par an. Il n'y avait pas de position finale pour les sondes. Elles ont atteint une séparation de 90° le 24 janvier 2009, une condition connue sous le nom de quadrature . Cela était intéressant car les éjections de masse observées de côté sur le limbe par une sonde peuvent potentiellement être observées par les expériences de particules in situ de l'autre sonde. Alors qu'elles passaient par les points de Lagrange L4 et L5 de la Terre _{, fin} 2009 , elles ont recherché des astéroïdes lagrangiens (troyens) . Le 6 février 2011, les deux sondes étaient exactement à 180° l'une de l'autre, ce qui a permis de voir le Soleil en entier en même temps pour la première fois.

Même si l'angle augmente, l'ajout d'une vue terrestre, par exemple depuis l' observatoire de la dynamique solaire , a permis d'observer le Soleil en entier pendant plusieurs années. En 2015, le contact a été perdu pendant plusieurs mois lorsque le vaisseau spatial STEREO est passé derrière le Soleil. Ils ont ensuite commencé à se rapprocher à nouveau de la Terre, avec un rapprochement au plus près en août 2023. Ils ne seront pas repris en orbite terrestre.

Le 1er octobre 2014, le contact avec STEREO-B a été perdu lors d'une réinitialisation prévue pour tester l'automatisation du vaisseau, en prévision de la période de « conjonction » solaire susmentionnée. L'équipe pensait à l'origine que le vaisseau spatial avait commencé à tourner, diminuant la quantité d'énergie pouvant être générée par les panneaux solaires. Une analyse ultérieure de la télémétrie reçue a conclu que le vaisseau spatial était dans une rotation incontrôlée d'environ 3° par seconde ; ce qui était trop rapide pour être immédiatement corrigé à l'aide de ses roues de réaction , qui seraient sursaturées.

La NASA a utilisé son réseau Deep Space Network , d'abord hebdomadaire puis mensuel, pour tenter de rétablir les communications.

Après un silence de 22 mois, le contact a été rétabli à 22h27 UTC le 21 août 2016, lorsque le Deep Space Network a établi un verrouillage sur STEREO-B pendant 2,4 heures.

Les ingénieurs avaient prévu de travailler et de développer un logiciel pour réparer le vaisseau spatial, mais une fois son ordinateur allumé, il ne restait que 2 minutes pour télécharger le correctif avant que STEREO-B ne passe à nouveau en mode panne. De plus, alors que le vaisseau spatial était en puissance positive au moment du contact, son orientation dériverait et les niveaux de puissance chuteraient. Une communication bidirectionnelle a été établie et des commandes pour commencer à récupérer le vaisseau spatial ont été envoyées pendant le reste du mois d'août et de septembre.

Six tentatives de communication entre le 27 septembre et le 9 octobre 2016 ont échoué, et aucune onde porteuse n'a été détectée après le 23 septembre. Les ingénieurs ont déterminé que lors d'une tentative de désactivation de la rotation du vaisseau spatial, une vanne de carburant de propulseur gelée a probablement conduit à une augmentation de la rotation plutôt qu'à une diminution. Alors que STEREO-B se déplaçait le long de son orbite, on espérait que ses panneaux solaires pourraient à nouveau générer suffisamment d'énergie pour charger la batterie.

Quatre ans après la perte initiale de contact, la NASA a mis fin aux opérations de récupération périodiques à compter du 17 octobre 2018.

Le principal avantage de la mission était de pouvoir obtenir des images stéréoscopiques du Soleil. Comme les satellites se trouvent à différents points de l'orbite terrestre, mais à distance de la Terre, ils peuvent photographier des parties du Soleil qui ne sont pas visibles depuis la Terre. Cela permet aux scientifiques de la NASA de surveiller directement la face cachée du Soleil, au lieu de déduire l'activité de la face cachée à partir de données pouvant être recueillies à partir de la vue terrestre du Soleil. Les satellites STEREO surveillent principalement la face cachée pour détecter les éjections de masse coronale , c'est-à-dire des explosions massives de vent solaire , de plasma solaire et de champs magnétiques qui sont parfois éjectés dans l'espace.

Étant donné que le rayonnement des éjections de masse coronale, ou CME, peut perturber les communications terrestres, les lignes aériennes, les réseaux électriques et les satellites, une prévision plus précise des CME pourrait fournir un meilleur avertissement aux opérateurs de ces services. Avant STEREO, la détection des taches solaires associées aux CME sur la face cachée du Soleil n'était possible qu'en utilisant l'héliosismologie , qui ne fournit que des cartes à faible résolution de l'activité sur la face cachée du Soleil. Comme le Soleil tourne tous les 25 jours, les détails de la face cachée étaient invisibles pour la Terre pendant plusieurs jours avant STEREO. La période pendant laquelle la face cachée du Soleil était auparavant invisible était l'une des principales raisons de la mission STEREO.

Madhulika Guhathakurta, scientifique du programme STEREO, s'attendait à de « grandes avancées » dans la physique solaire théorique et les prévisions météorologiques spatiales avec l'avènement de vues constantes à 360° du Soleil. Les observations de STEREO sont intégrées dans les prévisions d'activité solaire pour les compagnies aériennes, les compagnies d'électricité, les opérateurs de satellites et autres.

STEREO a également été utilisé pour découvrir 122 étoiles binaires à éclipses et étudier des centaines d'autres étoiles variables . STEREO peut observer la même étoile pendant 20 jours.

Le 23 juillet 2012, STEREO-A se trouvait sur la trajectoire de l'éjection de masse coronale de classe Carrington de la tempête solaire de 2012. [ On estime que si cette éjection de masse coronale était entrée en collision avec la magnétosphère terrestre, elle aurait provoqué une tempête géomagnétique d'une force similaire à celle de l' événement Carrington , la tempête géomagnétique la plus intense de l'histoire. L'instrumentation de STEREO-A a pu collecter et relayer une quantité importante de données sur l'événement sans être endommagée.

Chacun des engins spatiaux transporte des caméras, des expériences sur les particules et des détecteurs radio dans quatre ensembles d'instruments :

• Le télescope SECCHI (Sun Earth Connection Coronal and Heliospheric Investigation) est doté de cinq caméras : un imageur ultraviolet extrême (EUVI) et deux coronographes à lumière blanche (COR1 et COR2). Ces trois télescopes sont connus collectivement sous le nom de Sun Centered Instrument Package ou SCIP. Ils prennent des images du disque solaire et de la couronne interne et externe . Deux télescopes supplémentaires, des imageurs héliosphériques (appelés HI1 et HI2), prennent des images de l'espace entre le Soleil et la Terre. Le but de SECCHI est d'étudier l'évolution 3D des éjections de masse coronale tout au long de leur parcours depuis la surface du Soleil à travers la couronne et le milieu interplanétaire jusqu'à leur impact sur la Terre. Le chercheur principal de SECCHI était Russell Howard.
• Mesures in situ des particules et des transitoires CME (IMPACT) , pour étudier les particules énergétiques , la distribution tridimensionnelle des électrons du vent solaire et le champ magnétique interplanétaire. Janet Luhmann était l'investigatrice principale d'IMPACT.
• PLAsma and SupraThermal Ion Composition (PLASTIC) , dirigé par Antoinette Galvin , pour étudier les caractéristiques du plasma des protons , des particules alpha et des ions lourds .
• STEREO/WAVES (SWAVES) est un dispositif de suivi des sursauts radio permettant d'étudier les perturbations radio se déplaçant du Soleil vers l'orbite de la Terre. Jean Louis Bougeret était le chercheur principal de SWAVES, avec le co-chercheur Michael Kaiser.

Chaque vaisseau spatial STEREO avait une masse à sec de 547 kg (1 206 lb) et une masse au lancement de 619 kg (1 364 lb). Dans leur configuration de rangement, chacun avait une longueur, une largeur et une hauteur de 2,0 × 1,2 × 1,1 m (6,67 × 4,00 × 3,75 pieds). Une fois le panneau solaire déployé, sa largeur est passée à 6,5 m (21,24 pieds). Avec toutes ses perches d'instruments et ses antennes déployées, ses dimensions sont de 7,5 × 8,7 × 5,9 m (24,5 × 28,6 × 19,2 pieds). Les panneaux solaires peuvent produire en moyenne 596 watts d'énergie, et le vaisseau spatial consomme en moyenne 475 watts.

Les engins spatiaux STEREO sont stabilisés sur 3 axes et chacun d'eux est équipé d'une unité de mesure inertielle miniature (MIMU) principale et de secours fournie par Honeywell . Ces unités mesurent les changements d'attitude d'un engin spatial et chaque MIMU contient trois gyroscopes laser annulaires pour détecter les changements angulaires. Des informations supplémentaires sur l'attitude sont fournies par le suiveur d'étoiles et le télescope de guidage SECCHI.

Les systèmes informatiques embarqués de STEREO sont basés sur le module électronique intégré (IEM), un dispositif qui réunit les principales fonctions avioniques dans un seul boîtier. Chaque vaisseau spatial mono-chaîne embarque deux processeurs, l'un pour la commande et la gestion des données, l'autre pour le guidage et le contrôle. Tous deux sont des processeurs IBM RAD6000 de 25 mégahertz résistants aux radiations , basés sur des processeurs POWER1 (prédécesseur de la puce PowerPC que l'on trouve dans les anciens Macintosh ). Ces ordinateurs, lents par rapport aux normes actuelles des ordinateurs personnels , sont typiques des exigences de radiation requises pour la mission STEREO.

STEREO propose également des FPGA Actel qui utilisent une triple redondance modulaire pour le renforcement des radiations. Les FPGA contiennent les microprocesseurs logiciels P24 MISC et CPU24 .

Pour le stockage des données, chaque vaisseau spatial embarque un enregistreur à semi-conducteurs capable de stocker jusqu'à 1 gigaoctet chacun. Son processeur principal collecte et stocke sur l'enregistreur les images et autres données des instruments de STEREO, qui peuvent ensuite être renvoyées vers la Terre. Les vaisseaux spatiaux ont une capacité de liaison descendante en bande X comprise entre 427 et 750 kbit/s .

• 
  Les sondes STEREO empilées à Astrotech en Floride
  le 11 août 2006
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  Lancement des sondes STEREO sur une fusée Delta II
  le 26 octobre 2006
• 
  Une des premières images du Soleil prise par STEREO
  le 4 décembre 2006
• Un transit lunaire du Soleil capturé lors de l'étalonnage des caméras d'imagerie ultraviolette de STEREO-B. La Lune apparaît beaucoup plus petite que depuis la Terre, car la distance entre le vaisseau spatial et la Lune était plusieurs fois supérieure à la distance Terre-Lune.
  25 février 2007
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  Le pôle Sud du Soleil. On peut voir de la matière jaillir du Soleil dans le coin inférieur droit de l'image.
  Mars 2007
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  Un anaglyphe tridimensionnel pris par STEREO
  en mars 2007
  Des lunettes 3D rouges cyan sont recommandées pour visualiser correctement cette image.
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  Une image tridimensionnelle de la relation temps-espace prise par STEREO
  en mars 2007
• 
  Jupiter vu par STEREO-A HI1
  le 23 novembre 2008
• 
  Presque toute la face cachée du Soleil
  2 février 2011
• 
  Presque toute la surface du Soleil, prise en ultraviolet extrême à 19,5 nm, avec des lignes blanches indiquant les coordonnées solaires (0° est directement vers la Terre)
  10 février 2011
• Une journée complète de données solaires grâce aux satellites STEREO
  du 13 au 14 février 2011
• À l'occasion du 10e anniversaire de STEREO, le scientifique adjoint du projet Terry Kucera donne un aperçu des 5 plus grandes réussites de la mission.