La NASA a jeté son dévolu sur la Lune, dans le but d’y renvoyer des astronautes d’ici 2026 et d’y établir une présence à long terme d’ici les années 2030. Mais la Lune n’est pas exactement un endroit habitable pour les humains.
Les rayons cosmiques provenant d’étoiles et de galaxies lointaines et les particules énergétiques solaires du soleil bombardent la surface, et l’exposition à ces particules peut présente un risque à la santé humaine.
Les rayons cosmiques galactiques et particules énergétiques solairessont des particules à haute énergie qui se déplacent à une vitesse proche de celle de la lumière.
Alors que le rayonnement cosmique galactique se dirige vers la Lune selon un flux relativement constant, les particules énergétiques peuvent viennent du soleil en grands éclats. Ces particules peuvent pénétrer dans la chair humaine et augmenter le risque de cancer.
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La Terre possède un champ magnétique qui constitue un bouclier contre les particules à haute énergie provenant de l’espace. Mais la Lune ne possède pas de champ magnétique, ce qui rend sa surface vulnérable au bombardement de ces particules.
Lors d’un important événement de particules énergétiques solaires, la dose de rayonnement qu’un astronaute reçoit à l’intérieur d’une combinaison spatiale pourrait dépasser 1 000 fois la dose que quelqu’un sur Terre reçoit. Cela dépasserait le niveau recommandé par un astronaute limite à vie par 10 fois.
Le programme Artemis de la NASA, lancé en 2017, vise à rétablir une présence humaine sur la Lune pour la première fois depuis 1972. Mes collègues et moi du centre CLEAR de l’Université du Michigan, le Centre pour les prévisions SEP All-Clear, travaillent à prédire ces éjections de particules du Soleil. La prévision de ces événements peut aider à protéger les futurs membres de l’équipage d’Artemis.
Les membres de la classe des astronautes de la NASA 2017 sont (en haut à gauche) Matthew Dominick, Kayla Barron, Warren Hoburg, Josh Kutryk, Bob Hines, Frank Rubio, Jenni Sidey-Gibbons, Jasmin Moghbeli, Jessica Watkins, Raja Chari, Jonny Kim, Zena. Cardman et Loral O’Hara. (Crédit image : NASA/Bill Stafford)
Un cycle solaire de 11 ans
La Lune sera confrontée à des niveaux de rayonnement dangereux en 2024, alors que le Soleil approche du point maximum de son cycle solaire de 11 ans. Ce cycle est piloté par le champ magnétique du Soleil, dont la force totale change considérablement tous les 11 ans. Lorsque le Soleil approche de son activité maximale, jusqu’à 20 grands événements de particules énergétiques solaires peuvent se produire chaque année.
Les deux éruptions solairesqui sont des éruptions soudaines de rayonnement électromagnétique provenant du soleil, et éjections de masse coronalequi sont des expulsions d’une grande quantité de matière et de champs magnétiques du Soleil, peuvent produire des particules énergétiques.
Le soleil devrait atteindre son maximum solaire en 2026, date prévue du lancement de la mission Artemis 3, qui fera atterrir un équipage d’astronautes sur la surface de la Lune.
Bien que les chercheurs puissent suivre le cycle du soleil et prédire les tendances, il est difficile de deviner quand exactement chaque événement de particule énergétique solaire se produira et quelle sera son intensité. Les futurs astronautes sur la Lune auront besoin d’un système d’alerte capable de prédire ces événements avec plus de précision avant qu’ils ne se produisent.
Prévision des événements solaires
En 2023, la NASA a financé un centre d’excellence sur la météorologie spatiale d’une durée de cinq ans appelé CLAIRqui vise à prévoir la probabilité et l’intensité des événements de particules énergétiques solaires.
À l’heure actuelle, les prévisionnistes de la National Oceanic and Atmospheric Administration Centre de prévision météorologique spatiale, le centre qui suit les événements solaires, ne peut pas émettre d’avertissement concernant l’arrivée d’un événement de particules énergétiques solaires tant qu’il n’a pas réellement détecté une éruption solaire ou une éjection de masse coronale. Ils les détectent en observant l’atmosphère du Soleil et en mesurant les rayons X émis par le Soleil.
Une fois qu’un prévisionniste détecte une éruption solaire ou une éjection de masse coronale, les particules de haute énergie arrivent généralement sur Terre en moins d’une heure. Mais les astronautes à la surface de la Lune auraient besoin de plus de temps pour chercher un abri. Mon équipe chez CLEAR souhaite prédire les éruptions solaires et les éjections de masse coronale avant qu’elles ne se produisent.
Le champ magnétique solaire est incroyablement complexe et peut changer tout au long du cycle solaire. À gauche, le champ magnétique a deux pôles et semble relativement simple, tandis qu’à droite, plus tard dans le cycle solaire, le champ magnétique a changé. Lorsque le champ magnétique solaire ressemble à l’illustration de droite, les éruptions solaires et les éjections de masse coronale sont plus fréquentes. (Crédit image : Goddard Space Flight Center/Bridgman de la NASA, CC BY)
Même si les scientifiques ne comprennent pas totalement les causes de ces événements solaires, ils savent que le champ magnétique solaire en est l’un des principaux facteurs. Plus précisément, ils étudient la force et la complexité du champ magnétique dans certaines régions à la surface du soleil.
Au centre CLEAR, nous surveillerons le champ magnétique du soleil à l’aide de mesures provenant de télescopes au sol et dans l’espace et construirons modèles d’apprentissage automatique qui prédisent les événements solaires – espérons-le plus de 24 heures avant qu’ils ne se produisent.
Grâce au cadre de prévision développé par CLEAR, nous espérons également prédire quand le flux de particules reviendra à un niveau sûr. De cette façon, nous pourrons dire aux astronautes quand ils peuvent quitter leur abri en toute sécurité et poursuivre leur travail sur la surface lunaire.
2024-06-15 16:00:22
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