Comment la météo spatiale pourrait anéantir le retour de la NASA sur la Lune

NASA/Centre de vol spatial Goddard

La NASA va-t-elle vraiment renvoyer des humains sur la Lune en 2024 ? C'était le mandat de plus en plus improbable confié à l'agence par l'administration Trump . Le président Biden n'a pas encore changé cet objectif, bien que la plupart des experts s'attendent à ce qu'il donne à la NASA une marge de manœuvre bien nécessaire et réinitialiser ce délai pour plus tard dans la décennie .

Le problème est que 2024 pourrait en fait être une option plus sûre. Une nouvelle étude publié dans la revue Solar Physics suggère qu'il existe un risque accru d'événements météorologiques spatiaux - tempêtes de rayonnement et particules solaires suralimentées - dans la seconde moitié de la décennie. Cela représenterait un danger accru pour toute mission en équipage sur la Lune entre 2026 et 2029. Si la NASA souhaite sérieusement retourner sur la Lune et souhaite assurer la sécurité des astronautes, il peut être prudent d'accélérer les efforts pour s'assurer que cela se produise avant. 2026 ou attendre la fin de la décennie.

La météo spatiale était certainement négligée au début de l'ère spatiale, mais elle est prise de plus en plus au sérieux, à la fois en termes d'impacts terrestres et d'exploration spatiale, déclare Matthew Owens, physicien spatial de l'Université de Reading au Royaume-Uni et responsable auteur de la nouvelle étude. L'étude visait à examiner les conditions météorologiques spatiales extrêmes en général, plutôt que spécifiquement en relation avec l'exploration lunaire. Ce n'est qu'en rassemblant les différentes découvertes pour essayer de faire une prévision de la probabilité de conditions météorologiques spatiales extrêmes au cours du prochain cycle de 11 ans que les implications pour l'exploration lunaire sont devenues apparentes.

Oui, il y a du temps dans l'espace. La surface du soleil explose avec du gaz et du plasma, éjectant des particules chargées (protons, électrons et ions lourds) dans le reste du système solaire à des millions de miles par heure. Ces particules peuvent frapper la Terre et la Lune en quelques minutes seulement. Le champ magnétique terrestre nous en protège, mais les particules peuvent encore faire frire l'électronique et les réseaux électriques à la surface et endommager les satellites critiques qui gèrent les services GPS et de télécommunications.

La météo spatiale pourrait être extrêmement dangereuse pour tout astronaute volant vers la lune ou essayant de vivre et de travailler sur un avant-poste lunaire à la surface. Les systèmes de survie et l'électricité pourraient s'arrêter, et l'activité solaire pourrait produire des niveaux de rayonnement potentiellement mortels. Entre Apollo 16 et 17, dit Owens, il y a eu un énorme événement météorologique spatial qui aurait probablement été fatal si des astronautes avaient été sur la lune à ce moment-là.

Tous les 11 ans, le champ magnétique du soleil bascule - les pôles nord et sud échangent des places - et l'activité solaire augmente et diminue. Vous pourriez penser qu'il est plus sage de lancer pendant le minimum solaire, mais ce n'est pas nécessairement le cas, car les points faibles d'activité solaire signifient généralement qu'il y a plus d'exposition aux rayons cosmiques galactiques (rayonnement spatial provenant de l'extérieur du système solaire).

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De plus, le type de conditions météorologiques spatiales que nous avons pu prédire au fil du temps concerne des événements légers et modérés, qui ne présentent pas autant de risques pour les missions en équipage. Mais les tempêtes solaires extrêmes – du genre qui pourraient vraiment dévaster une mission sur la lune – se produisent au hasard. Beaucoup, comme le tristement célèbre événement Carrington de 1859 , s'est produit pendant une activité solaire apparemment faible. Et ces événements extrêmes sont très rares, ce qui les rend difficiles à étudier.

Pour renforcer l'analyse du peu de données disponibles, Owens et son équipe ont développé des modèles de probabilité de conditions météorologiques spatiales extrêmes basés sur 150 ans d'enregistrements d'activité solaire. Ces modèles simulaient différentes fréquences de tempêtes extrêmes – l'un les faisait se produire de manière aléatoire, un autre augmentait la probabilité aux maxima solaires, etc.

Après des milliers de simulations, les chercheurs disposaient de suffisamment de données pour déterminer quels types de scénarios correspondaient le mieux à ce que nous savons actuellement sur le fonctionnement du soleil. Ils ont appris que la météo spatiale extrême suit le même schéma général que la météo modérée : l'activité est plus élevée pendant un maximum solaire qu'un minimum, et les événements graves sont plus probables pendant les cycles solaires plus forts que les plus faibles.

Et il y avait aussi une pépite très intéressante unique aux événements extrêmes : ils ont tendance à se produire un peu plus tard dans les cycles solaires impairs que dans les cycles pairs.

Nous venons de commencer le cycle solaire 25 en décembre 2019. Le maximum solaire devrait généralement se produire en 2023-2029, ce qui devrait marquer le pire moment pour la météo spatiale. Mais parce qu'il s'agit d'un cycle impair, la probabilité de conditions météorologiques spatiales extrêmes est la plus élevée vers la fin de cette fenêtre, disons 2026-2029, dit Owens.

Les auteurs disent que le risque accru rend dangereux les missions sur la Lune pendant cette période. Nous ne prévoyons pas le moment des événements individuels, dit Owens. Ainsi, le meilleur conseil que nous puissions donner concerne la probabilité de rencontrer un événement extrême. Si un lancement doit être reporté à 2026, il serait peut-être plus souhaitable de le retarder encore plus, à 2030. Sinon, les planificateurs de mission devraient s'assurer qu'un vaisseau spatial dispose du matériel adéquat pour protéger les astronautes d'un événement extrême.

Après tout, ce n'est pas comme si nous pouvions simplement ramener les astronautes de la lune à temps une fois que nous savons qu'une mauvaise tempête solaire est en route. À l'heure actuelle, nos meilleurs systèmes d'alerte pour la météo spatiale nous préviennent d'un quelques heures à quelques jours – et ces prévisions sont encore pires pour prédire des tempêtes catastrophiques.

Dan Baker, chercheur en physique spatiale à l'Université du Colorado à Boulder qui n'a pas participé à l'étude, pense que les résultats tiennent bon, soulignant que des recherches comme celle-ci doivent être prises au sérieux et intégrées à la planification [de la mission]. Mais il n'est pas totalement convaincu que le travail statistique de cette enquête devrait être adopté comme une recommandation pour nettoyer toute mission lunaire entre 2026 et 2029.

Les tempêtes solaires et les particules énergétiques solaires représentent un risque très réel pour les astronautes en dehors de l'enveloppe protectrice de la magnétosphère terrestre, dit-il. Cependant, je pense que des mesures prudentes peuvent être prises pour se prémunir contre les effets d'une météo spatiale aussi sévère. Avec un système d'alerte et d'avertissement météorologique spatial actif et efficace, je pense que les menaces peuvent être gérables. Les risques pourraient être tolérables s'il y avait, par exemple, un système météorologique spatial d'alerte précoce qui observait le soleil entier 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, et un module d'un vaisseau spatial ou d'un avant-poste lunaire qui pourrait spécifiquement protéger les astronautes de tels événements.

Bien qu'un événement extrême puisse être rare, il pourrait faire la différence entre la vie et la mort lors d'une mission sur la lune. Reste à savoir si la NASA et d'autres sont prêts à prendre ce risque.

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