Le télescope à rayons X suisse STIX s’envole vers le Soleil

Le 8 février 2020, la sonde spatiale «Solar Orbiter» entamera son voyage vers le Soleil, à bord d’une fusée «Atlas V» au départ de Cap Canaveral, en Floride. Elle devra s’approcher jusqu’à 45 millions de kilomètres du Soleil, soit environ un quart de la distance qui sépare ce dernier de la Terre. Elle doit en outre permettre pour la première fois d’étudier les régions polaires de l’astre, jusque-là inconnues. «Solar Orbiter» est une mission de l’ASE, l’Agence spatiale européenne, en étroite collaboration avec son pendant américain, la NASA. Une fois lancée, la sonde mettra deux ans pour atteindre l’orbite du Soleil, en s’aidant de ce que l’on appelle l’assistance gravitationnelle de la Terre et de Vénus. La sonde devrait entamer ses mesures en novembre 2021 et sera en service au moins jusqu’en décembre 2025. Les chercheurs espèrent pouvoir profiter d’étroites synergies avec la mission «Parker Solar Probe» de la NASA, lancée en août 2018. Le budget de la mission «Solar Orbiter» s’élève à environ 1,5 milliard d’euros.

Le télescope à rayons X STIX a été conçu et réalisé sous la direction de la Haute école spécialisée du Nord-ouest de la Suisse FHNW par des entreprises et des instituts de recherche suisses, en collaboration avec des partenaires d’Allemagne, d’Autriche, de France, d’Irlande, d’Italie, de Pologne, et de la République tchèque.

Le STIX repose sur l’imagerie de Fourier. Au lieu de lentilles, le télescope est équipé de deux grilles en tungstène montées à une distance de 55 cm l’une de l’autre et pouvant être légèrement déplacées. Les grilles possèdent de très petits pas (de 0,038 à 1 mm). Le flux de photons qui entre passe par ces orifices. Les photons sont alors modulés dans l’espace de sorte à générer un motif appelé motif de Moiré. L’unité de détecteurs et l’unité électronique se trouvent derrière les grilles. Les 32 détecteurs pixellisés composés de tellurure de cadmium enregistrent l’énergie ainsi que le moment où chaque photon arrive, dans un domaine d'énergie compris entre 4 et 150 keV. L’atténuation spatiale sur chaque détecteur – le modèle de Moiré – contient des informations codées sur la position et la taille de la source de rayons X. L’association de ces informations obtenues à partir des détecteurs permet de reconstituer une image.

Mieux comprendre le soleil
Planifiée sur une période de sept ans, cette mission a pour objectif de rechercher les causes de ce qu’on appelle le vent solaire. Le vent solaire est un flux de particules chargées, émis continuellement par le Soleil et qui traverse l’ensemble du système solaire. Il est entre autres responsable des aurores boréales. Les dix instruments à bord de la sonde spatiale tenteront par diverses mesures coordonnées de percer ses mystères.

Le télescope à rayons X STIX permettra d’observer les éruptions solaires. «Nous allons enregistrer non seulement des images, mais aussi des spectres de rayons X émis par le Soleil», confie le professeur Säm Krucker, responsable principal de STIX à la FHNW. Ces données contiennent des informations sur les états physiques et les processus qui se manifestent lors d’éruptions solaires. Ces informations permettront d’étudier la manière dont les particules chargées sont projetées de manière explosive dans l’espace. Les causes des éruptions solaires sont liées au problème du chauffage de la couronne solaire. Les physiciens solaires n’ont pas encore de réponse à la question de savoir pourquoi la température du soleil passe de 6000 degrés à la surface de son atmosphère à un million de degrés, au lieu de baisser, comme on s’y attendrait.