Une «fenêtre» vaudoise pour se protéger de la fournaise solaire

EspaceLa société Almatech a fourni plusieurs pièces à Solar Orbiter, qui doit décoller lundi.

Le voyage de Solar Orbiter en direction du soleil durera deux ans. Le satellite aura ensuite huit ans pour percer les secrets de notre étoile.

Le voyage de Solar Orbiter en direction du soleil durera deux ans. Le satellite aura ensuite huit ans pour percer les secrets de notre étoile. Image: ESA/ATG MEDIALAB

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Jouer en Ligue des champions de l’espace a un prix. Chaque année, pour être associée et participer aux programmes d’exploration spatiale les plus pointus, la Suisse verse quelque 180 millions de francs à l’Agence spatiale européenne (ESA). L’enveloppe est conséquente, mais elle offre un double avantage. En contrepartie, les hautes écoles et les universités, celles de Berne et de Genève en tête, y trouvent l’opportunité de développer des instruments de pointe qui embarquent dans des missions de prestige.

On pense notamment à la sonde Rosetta qui a réussi la prouesse à peine concevable de se poser sur la comète Tchourioumov-Guérassimenko ou à CHEOPS, mission suisse d’étude des exoplanètes chapeautée par le nobélisé Didier Queloz. L’autre avantage de la contribution helvétique à l’ESA profite aux entreprises. La convention passée avec l’ESA le stipule expressément: le retour industriel doit être substantiel, la participation suisse garantit à nos entreprises de décrocher des contrats.

À ce petit jeu, l’entreprise Almatech, basée sur le parc de l’innovation de l’EPFL, fait figure de modèle. Unique société romande présente à bord de CHEOPS qui lui doit plusieurs de ses pièces maîtresses, dont son cœur, Almatech a également conçu une pièce de très haute technologie à 700'000 francs pour la mission BepiColombo. Les deux orbiteurs qui la composent filent actuellement en direction de Mercure, qu’elle analysera sous toutes ses coutures. Et la société planche actuellement sur une trentaine de différents projets en parallèle.

Instrument suisse à bord

Hervé Cottard, CEO de la start-up, se trouve depuis quelques jours en Floride. Invité par la NASA avec plusieurs membres de son équipe, il trépigne d’impatience. Et pour cause, plusieurs dispositifs estampillés Almatech s’apprêtent à participer à une mission historique: Solar Orbiter. Ce satellite d’observation, petit bijou de technologie à 1,8 milliard d’euros, attend patiemment sur le pas de tir du célèbre site de Cap Canaveral. Après plusieurs reports, une fusée Atlas V est sur le point d’envoyer le satellite dans l’espace. Sauf incident de dernière minute, le compte à rebours est prévu ce lundi matin. À 5h, heure suisse, Solar Orbiter partira pour une longue odyssée. Il prévoit de se rendre là où aucun télescope n’est jamais allé.

Solar Orbiter? Il s’agit d’un satellite d’observation de la taille d’un taxi londonien qui ambitionne de frôler le soleil et d’en faire au moins 22 fois le tour pour tenter de lui arracher tous ses secrets («24 heures» du 19 octobre dernier). Comment notre étoile parvient-elle à contrôler l’héliosphère que crée le vent solaire? Quels sont les mécanismes physiques à l’œuvre derrière l’activité solaire et ses cycles de onze ans qu’on ne comprend pas? Pourquoi la couronne du soleil, qui fait plus d’un million de degrés, est-elle plus chaude que la surface de l’étoile, où la température ne dépasse pas 6000°C? Solar Orbiter se donne dix ans pour lever le voile sur ces mystères. Et pour décortiquer les sautes d’humeur de l’astre du jour. Avec un enjeu de taille. Car derrière la recherche fondamentale, percer les secrets d’Hélios et comprendre ses caprices permettra de les anticiper. Pouvoir établir des prévisions météo de l’espace fiables permettra d’anticiper les éruptions solaires afin de protéger les satellites.

Hervé Cottard, CEO de l’entreprise vaudoise Almatech

Pour y arriver, le satellite embarque dix instruments: des télescopes, des caméras HD, des capteurs de toutes sortes et des antennes. De quoi permettre, pour la première fois, de prendre des photos des pôles solaires et toute une série de mesures inédites. Au milieu de cet arsenal, un dispositif suisse a convaincu l’ESA de faire partie de l’aventure. STIX de son petit nom. Développé à la Haute École spécialisée du nord-ouest de la Suisse (FHNW), l’acronyme désigne un télescope à rayons X. Sa mission: étudier les éruptions solaires et les rayons à très hautes énergies pour y déceler les zones les plus chaudes.

À 42 millions de kilomètres du soleil lorsqu’il s’en approchera au plus près, Solar Orbiter devra littéralement affronter des températures infernales. Face à l’étoile, la température montera à près de 600°. De l’autre côté du satellite, à l’ombre, le mercure chutera à -180°. Pour protéger l’engin, il a parfois fallu inventer de nouvelles technologies, mais aussi aller puiser dans le fond des âges puisque le bouclier fait de fines couches de titane est recouvert d’un pigment qui a servi à des hommes préhistoriques pour réaliser des peintures rupestres.

Pièces critiques de la mission

STIX, pour se protéger de la fournaise, peut compter sur une fenêtre un peu particulière, conçue par Almatech. «Il s’agit en réalité de deux plaques en béryllium poli, un matériau qui laisse passer 99% des rayons X. Les temps de pause pour obtenir des mesures correctes étant très longs, la fenêtre ne sera jamais obstruée», détaille Hervé Cottard. Cette impossibilité de fermer la fenêtre est unique sur Solar Orbiter, les autres télescopes pouvant se protéger du soleil derrière des clapets qui s’ouvrent à la demande. «Notre fenêtre peut se voir comme un trou dans la cuirasse. Si elle cède, sous un micro-météorite par exemple, la chaleur qui passerait ferait fondre le télescope et, au fil du temps, le satellite tout entier.»

Pièce critique s’il en est, la fenêtre doit donc être solide. «Notamment pour tenir le choc du décollage et résister à ses énormes vibrations.» Mais les hublots doivent aussi résister à la chaleur et pouvoir évacuer des températures extrêmes. D’où le choix du béryllium, matériau à l’excellente conductivité thermique. Cette obsession de faire baisser la température se retrouve sur les autres pièces qu’a conçues Almatech pour Solar Orbiter.

L’entreprise vaudoise a également réalisé le module électronique complet du télescope. Pour le maintenir à une température acceptable (pas plus de 25°), Almatech a développé un ingénieux système à base de bandelettes de cuivre et de couverture de survie qui évacue la chaleur à l’arrière du satellite tout en faisant remonter le froid spatial dans les détecteurs qui composent le module électronique. À noter enfin que Solar Orbiter embarque une autre pièce de haute précision signée Almatech. On la trouve dans un télescope fonctionnant dans l’ultraviolet extrême.

Créé: 09.02.2020, 07h57

«Plus de 40heures pour télécharger un CD»


Samuel Krucker et STIX, le télescope suisse de Solar Orbiter (Image: FHNW)

Ancien de la NASA, Samuel Krucker, professeur à la Haute École spécialisée du Nord-Ouest de la Suisse (FHNW), est le responsable scientifique de la mission STIX. Interview

Quelles sont les premières étapes de la mission?

Durant les deux premiers mois, les différents instruments seront allumés progressivement, de sorte à pouvoir tout de suite identifier la source d’un problème. Fin mai au plus tôt, tous les dispositifs auront été testés. En juillet commencera le long périple en direction du Soleil.

Le télescope à rayons X sera-t-il allumé à ce moment-là?

Non, ceux qui pointent directement le Soleil, comme le nôtre, seront éteints. Seuls ceux qui analyseront le plasma du Soleil et son champ magnétique seront allumés. Mais l’ESA nous autorise à allumer notre télescope quelques minutes par semaine durant le voyage pour faire quelques tests. De quoi commencer à transférer des données, un des principaux défis.

Le transfert de données s’annonce difficile?

S’approcher autant du Soleil est fantastique, mais l’envoi de données à de telles distances est très compliqué. D’autant que l’antenne de transmission du satellite n’est pas très puissante. Les communications entre la Terre et le Solar Orbiter testeront donc notre patience, il faudra attendre une quinzaine de minutes pour que l’info parvienne au satellite. Comptez le même temps pour la réponse. Quant à l’envoi de données, avec un débit si faible, la transmission de l’équivalent d’un CD (ndlr: 700Mo) prendra plus de quarante heures lorsque la satellite sera au plus près du soleil.

STIX sera-t-il directement impacté par cette difficulté?

Beaucoup moins que les instruments qui prennent des images en très haute résolution. STIX fait ce qu’on appelle de l’imagerie indirecte, une technique qui produit des données d’une taille acceptable. Ça va nous aider.

La fenêtre en béryllium, dont la clarté tranche avec la peinture «Solar Black» du bouclier, a été usinée en Suisse puis polie en Angleterre.

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