Comment la NASA protège-t-elle l’équipage d’Artemis II des aléas de la météo spatiale ?
En octobre 1989, une éruption solaire a projeté un flux de protons extrêmement puissant. Cette tempête solaire a duré des jours et a contraint des astronautes, alors en mission en orbite basse autour de la Terre à bord du vaisseau spatial Atlantis, à se réfugier dans un abri de protection contre les tempêtes spatiales, situé dans la partie la plus protégée du vaisseau
Même accroupis, certains membres de l'équipage ont rapporté avoir perçu des éclairs lumineux lorsque des particules à haute énergie ont frappé leur rétine. C'était l'un des flux de protons solaires les plus importants jamais observés. Un chercheur de la NASA a estimé par la suite que si les astronautes s'étaient trouvés en dehors du champ magnétique protecteur de notre planète plutôt qu'en orbite basse, ils auraient eu 10 % de risques de mourir pendant la tempête solaire.
Ces tempêtes et menaces liées aux rayonnements dangereux relèvent d'un domaine plus large : la météorologie spatiale. Au cours de la semaine dernière, même si la menace liée à la météorologie spatiale demeure, l'équipage de la mission Artemis II de la NASA s'est aventuré en dehors de la protection offerte par le champ magnétique terrestre, où les tempêtes solaires représentent des menaces encore plus importantes. Néanmoins, depuis la tempête de 1989, les chercheurs ont appris à gérer ces dangers.
Le vaisseau Orion, qui transporte l’équipage d’Artemis II, est le premier véhicule spécialement conçu pour faire face à des risques tels que les rafales de protons à haute énergie. La mission Artemis I, sans équipage, qui a effectué un vol autour de la Lune en 2022, était équipée de capteurs qui ont mesuré les niveaux de rayonnement tout autour du vaisseau, fournissant ainsi des informations potentiellement vitales pendant son séjour dans l'espace. Orion a été conçu avec un abri permettant de se protéger des tempêtes et une protection spéciale destinée à absorber les rayonnements, ainsi qu'avec des capteurs permettant de mesurer les niveaux de rayonnement tout au long de la mission.
« Nous avons acquis une grande confiance dans nos modèles et nos systèmes » affirme Stuart George, physicien au Centre spatial Johnson de la NASA à Houston qui participe à la mesure et à la réduction des effets de la météo spatiale. « C'est un excellent véhicule du point de vue des rayonnements. »
LA MÉTÉO SPATIALE PEUT TOUT FAIRE BASCULER
Le vaisseau Orion est exposé à trois types de rayonnements spatiaux lors de son voyage aller-retour entre la Terre et la Lune. Ces rayonnements agissent comme des éclats subatomiques, détruisant les tissus humains et l'ADN et laissant derrière eux des ions capables de provoquer un chaos moléculaire à l'intérieur du corps.
Avant même de quitter la zone de l'espace dominée par le champ magnétique terrestre, l'équipage d'Artemis II a traversé les ceintures de Van Allen, deux zones en formes d'anneaux s'étendant de 600 à 60 000 kilomètres au-dessus de notre planète, soit plus haut que l'altitude de vol de la Station spatiale internationale. Ces ceintures sont remplies de protons et d'électrons se déplaçant très rapidement, piégés par le champ magnétique terrestre.
Même si ces particules peuvent être aussi nocives que celles rencontrées pendant une grosse tempête solaire, Orion a traversé les ceintures en moins d'une heure, limitant ainsi l'exposition de l'équipage. Le deuxième danger provient des rayons cosmiques galactiques : des noyaux atomiques, des protons et des électrons qui filent dans l'espace à une vitesse proche de celle de la lumière. Émis par des étoiles lointaines en explosion, les rayons cosmiques sont particulièrement dangereux car les mesures de protection mises en place contre eux ne font qu'empirer les choses.
Lorsque ces projectiles extrêmement énergétiques ultra-rapides percutent un vaisseau spatial, ils provoquent des petites explosions et libèrent une cascade de particules énergétiques supplémentaires, chacune susceptible d'endommager les tissus humains. La seule façon de se protéger de ces rayonnements est de voyager pendant les périodes de forte activité solaire, car le flux de particules chargées émis par le Soleil crée une bulle de protection, à l'image du champ magnétique terrestre qui nous protège des menaces solaires. Artemis II a lieu peu après le dernier pic d'activité du cycle solaire de onze ans fin 2024.
Mais cela nous permet d'aborder le dernier type de rayonnements spatiaux : les particules énergétiques, ainsi que les éruptions et les éjections de masse coronale. Ces phénomènes deviennent bien plus fréquents pendant le maximum solaire. Pourtant, en raison du danger que représentent les rayons cosmiques galactiques qui sont impossibles à arrêter, il est tout de même plus sûr de voyager pendant ces périodes que lorsque le Soleil est plus calme.
COMMENT DÉTECTE-T-ON LES TEMPÊTES SOLAIRES ?
La NASA et la NOAA (l'Agence américaine d'observation océanique et atmosphérique) exploitent plusieurs satellites afin de surveiller le Soleil, à l'affût d'événements majeurs tels que la puissante éruption solaire qui s'est produite juste avant le lancement d'Artemis II. L'un de leurs outils principaux est le Deep Space Climate Observatory (DSCOVR), situé à environ 1,6 million de kilomètres dans la direction du Soleil. DSCOVR enregistre l'activité solaire et délivre un avertissement entre quinze et soixante minutes avant qu'une tempête de particules ne frappe la Terre.
En septembre 2025, les deux agences ont lancé trois nouveaux satellites afin de surveiller différents types d'activité solaire : Interstellar Mapping and Acceleration Probe (IMAP), Carruthers Geocorona Observatory et SOLAR-1. Chacun a atteint sa position finale près de DSCOVR en janvier et SOLAR-1, en particulier, est prêt à fournir des observations 24h/24 et 7j/7 des éruptions solaires. Les données provenant de ces observatoires sont intégrées dans un logiciel de prévisions sophistiqué qui tente de déterminer quand des conditions météorologiques défavorables sont imminentes.
Les chercheurs se concentrent sur les régions actives du Soleil, des régions caractérisées par des torsions magnétiques complexes qui ont tendance à abriter des taches solaires et susceptibles de projeter des flux de particules. « C'est un peu comme un avion en papier muni d'un élastique » indique Patricia Reiff, physicienne spatiale à l'université Rice au Texas. « Plus on tord cet élastique, plus il se vrille [et] plus on y stocke de l'énergie. » Quand on le relâche, il se détend brusquement et propulse l'avion en papier. De la même façon, les lignes du champ magnétique solaire s'entortillent tellement qu'elles ne peuvent plus se déformer davantage : elles cèdent alors violemment et projetent des particules et des rayonnements chargés dans l'espace.
Tout comme les phénomènes météorologiques extrêmes qui ont lieu sur Terre, ces éruptions se produisent de manière aléatoire. Certes, les scientifiques peuvent déduire, à partir des taches solaires et d'autres données, quand de l'énergie s'accumule dans les régions actives du Soleil, ce qui augmente la probabilité qu'une tempête se déclenche. Mais il n'y a aucun moyen de prédire avec certitude quand une éruption aura lieu.
QUE FONT LES ASTRONAUTES EN CAS DE PHÉNOMÈNE MÉTÉOROLOGIQUE SPATIAL ?
L'année dernière, des représentants de la NASA et de la NOAA, ainsi que des experts du secteur spatial, se sont rassemblés à Boulder dans le Colorado afin de simuler la manière de prévoir la météo spatiale en utilisant les derniers modèles de prévision et de réagir à une telle situation d'urgence pendant la mission Artemis II. Les participants ont suivi des scénarios fictifs basés sur des données historiques, se sont transmis des informations vitales et ont déterminé les consignes à donner aux astronautes une fois qu'ils auraient quitté le champ magnétique terrestre. Cet événement a été une « grande révélation » et s'est avéré très utile, selon Shawn Dahl, météorologue spatial au Space Weather Prediction Center de la NOAA dans le Colorado. Si une tempête solaire venait à se produire pendant une mission dans l'espace lointain, ces systèmes d'alerte précoce seraient d'une importance cruciale.
Grâce à un système d'alerte par satellite de pointe, les responsables disposeraient d'un laps de temps court pour évaluer le niveau de danger d'une tempête. Si les prévisions indiquent que les astronautes pourraient être en danger, on leur ordonnera de se rendre dans l'abri anti-tempêtes d'Orion. Il s'agit d'un petit espace situé à la base du vaisseau spatial dans lequel chaque astronaute dispose d'un petit casier dans lequel il peut se glisser. Ils placeront des rembourrages et matériaux supplémentaires au-dessus de leur tête pour se caler.
Pourtant, une tempête solaire peut durer plusieurs jours, et les concepteurs de la mission ne voulaient pas que l'équipage d'Artemis II soit indéfiniment coincé dans un espace exigu. C'est pourquoi les parois du vaisseau contiennent de l'aluminium et du polyéthylène haute densité afin d'absorber une partie des rayonnements. Les membres de l'équipage peuvent également construire un abri d'urgence à l'aide de sacs de rangement et de sacs poubelle ; en somme, tout ce qu'ils peuvent trouver et placer contre les parois intérieures du vaisseau. « Un collègue a qualifié cela "d'utilisation innovante des matériaux disponibles" » indique Stuart George. Cet abri bricolé a également été comparé à un « fort en oreillers. »
À mesure que de plus en plus d'êtres humains voyageront sur la Lune et, peut-être un jour, sur Mars, il sera essentiel de pouvoir prédire la météo spatiale et de pouvoir y réagir. Les données et technologies d'Artemis ne constituent qu'une première étape.
