Comprendre les événements de météorologie spatiale
Notre planète et l’environnement spatial qui entoure la Terre sont régulièrement affectés par les variations de l’activité solaire. Invisibles pour la plupart d’entre nous, ces fluctuations provoquent des phénomènes météorologiques spatiaux susceptibles de perturber le fonctionnement des équipements électroniques et d’affecter les infrastructures critiques dont nous dépendons au quotidien, des communications et de la navigation à l’observation de la Terre, en passant par les réseaux électriques terrestres. Le service des événements météorologiques spatiaux (SWE), qui fait partie du volet « Connaissance de la situation spatiale » (SSA) du programme spatial de l’UE, est actuellement mis en place afin de développer des modèles, des capacités de prévision et des services d’alerte précoce. Ces outils permettront aux utilisateurs d’anticiper, de mieux se préparer et d’atténuer les effets néfastes des phénomènes météorologiques spatiaux. Dans ce numéro de l’Observateur, nous expliquons ce que sont les événements météorologiques spatiaux, pourquoi il est essentiel de mieux les comprendre et comment le SWE contribuera aux efforts de protection des biens et des personnes, sur Terre comme en orbite.
L’un des nombreux facteurs qui rendent la Terre habitable est le champ magnétique qu’elle génère, qui protège notre planète des rayons cosmiques de haute énergie provenant de l’extérieur du système solaire, ainsi que du vent solaire , le flux constant de particules chargées provenant de la couronne solaire, ou atmosphère extérieure.
Hormis l’utilisation d’une boussole, l’un des rares moyens de visualiser la présence du champ magnétique terrestre est d’observer une aurore boréale ou australe dans le ciel nocturne. Souvent appelées aurores boréales ou australes selon l’hémisphère où elles se produisent, ces magnifiques rideaux de lumière scintillants apparaissent lorsque des particules chargées interagissent avec l’atmosphère, notamment lors d’orages géomagnétiques, dont l’origine se situe à des millions de kilomètres de la Terre, au cœur du Soleil.
Types d’événements météorologiques spatiaux
Si la plupart d’entre nous associons le Soleil à un ciel dégagé ou couvert, il existe un autre type de phénomène météorologique, largement invisible, lié à l’activité solaire : la météorologie spatiale. Ce terme générique désigne les événements reflétant les variations de l’activité solaire qui influencent à la fois la Terre et son environnement spatial proche.
Ces fluctuations de l’activité solaire se manifestent au cours du cycle solaire d’environ 11 ans, durant lequel les pôles magnétiques du Soleil s’inversent . Au plus fort de ce cycle, l’activité solaire s’intensifie et le Soleil produit différents types de phénomènes. Parmi ceux qui sont le plus étroitement liés à la météorologie spatiale, on trouve les éruptions solaires, les éjections de masse coronale (EMC) et les tempêtes de rayonnement.
Les éruptions solaires sont des explosions colossales qui émettent un rayonnement intense sur l’ensemble du spectre électromagnétique. Ce rayonnement, se propageant à la vitesse de la lumière, peut atteindre la Terre en environ huit minutes. L’intensité des éruptions solaires est variable et elles figurent parmi les plus énergétiques à la surface du Soleil ; une seule éruption majeure peut libérer une énergie équivalente à celle d’un milliard de bombes à hydrogène.
Les éruptions solaires peuvent s’accompagner d’un autre type d’événement : les éjections de masse coronale (EMC) , qui sont de gigantesques éruptions de plasma solaire. Lors d’une seule éruption, elles peuvent expulser des milliards de tonnes de plasma au-delà de l’enveloppe externe du Soleil (la couronne) vers l’espace interplanétaire. Se déplaçant à des centaines, voire des milliers de kilomètres par seconde, les EMC peuvent atteindre la Terre en un à trois jours. Lorsqu’elles interagissent avec le champ magnétique terrestre, elles peuvent produire de magnifiques aurores boréales aux hautes latitudes et, dans les cas les plus violents, déclencher des orages géomagnétiques qui perturbent les satellites, les réseaux électriques et les communications.
Les tempêtes de rayonnement, également appelées événements de particules énergétiques solaires (SEP), se produisent lorsque des éruptions solaires ou des éjections de masse coronale (CME) particulièrement importantes accélèrent les protons et les ions plus lourds à des vitesses proches de celle de la lumière. Ces particules représentent un danger pour les engins spatiaux et les astronautes et peuvent également affecter l’aviation à haute altitude.
Comment la météorologie spatiale influence la Terre
Lorsque les phénomènes météorologiques spatiaux sont intenses, leurs effets peuvent se faire sentir des satellites en orbite jusqu’à l’atmosphère et les infrastructures au sol.
Les éruptions solaires, en émettant des rayonnements sur l’ensemble du spectre électromagnétique, peuvent perturber l’ionosphère et interrompre les communications radio environ huit minutes après leur apparition. Les éruptions de faible intensité peuvent causer des perturbations mineures, tandis que les plus fortes peuvent entraîner des coupures radio locales, voire mondiales, et déclencher des orages radiatifs dans la haute atmosphère. Les éjections de masse coronale (EMC) peuvent provoquer des orages géomagnétiques qui perturbent la distribution d’électricité, comme ce fut le cas en 1989 lorsque le Québec a subi une panne de courant de neuf heures .
Au-delà de l’atmosphère terrestre, les particules de haute énergie issues des éruptions solaires majeures ou des éjections de masse coronale (CME) présentent des risques supplémentaires : elles endommagent l’électronique des engins spatiaux, perturbent la navigation par satellite et augmentent l’exposition aux radiations pour les astronautes. En 2017, par exemple, les astronautes à bord de la Station spatiale internationale ont dû se réfugier à l’abri pour éviter d’être exposés aux radiations d’une tempête solaire . Ces particules de haute énergie peuvent également affecter les équipements électroniques et les passagers des aéronefs volant à haute altitude.
Des risques à la préparation
Le Soleil alterne entre des périodes de faible et de forte activité ce qui influe sur la fréquence des tempêtes solaires, lesquelles augmentent puis diminuent progressivement au cours d’un cycle d’environ 11 ans. Cependant, connaître la phase du Soleil dans ce cycle ne suffit pas à se préparer aux effets des phénomènes météorologiques spatiaux. Alors que les sociétés modernes dépendent de plus en plus des technologies électroniques et satellitaires pour la communication, les transports, la santé et de nombreux autres aspects de la vie quotidienne, les conséquences d’un événement météorologique spatial extrême dirigé vers la Terre pourraient être graves.
le cadre du programme spatial de l’UE,
le volet « Surveillance de l’environnement spatial » comprend un sous-volet dédié aux phénomènes météorologiques spatiaux (SWE). Le futur service SWE est mis en place afin de répondre au besoin d’une meilleure compréhension de l’activité solaire et de ses effets. Ce service développera des modèles, des capacités de prévision et des systèmes d’alerte précoce pour aider à anticiper la nature et le calendrier des tempêtes solaires, ainsi que leurs impacts potentiels sur Terre et en orbite.
L’importance des prévisions apparaît clairement lorsqu’on examine les tempêtes solaires passées. La Suède a été frappée par une violente tempête solaire en 2003, perturbant les réseaux de transport d’électricité à haute tension et privant 50 000 personnes d’électricité pendant une heure. Plus impressionnant encore, de puissantes éruptions solaires et des éjections de masse coronale (CME) ont frappé la Terre en septembre 1859, provoquant des aurores boréales visibles jusqu’à l’équateur et endommageant les lignes télégraphiques. Si des tempêtes similaires se produisaient aujourd’hui, elles pourraient perturber les réseaux électriques, la navigation par satellite et les services de communication, causant potentiellement des milliards d’euros de dégâts et mettant des vies en danger. Le futur service SWE contribuera à réduire ces risques en fournissant des alertes précoces et des prévisions, aidant ainsi à protéger les infrastructures critiques et les services essentiels à la société.
Le 12 mars 2025, la Commission européenne a adopté une décision d’exécution lançant un processus de sélection d’un prestataire de services pour un service de météorologie spatiale dans le cadre du sous-volet « météo spatiale » du programme spatial de l’UE. Il s’agit de la première étape d’une série de mesures visant à mettre en place un service qui contribuera à protéger les infrastructures spatiales et terrestres contre les phénomènes météorologiques spatiaux défavorables.
l’article 60 du règlement européen relatif à l’espace,s’appuie sur une analyse des besoins des utilisateurs, des évaluations des risques et de la maturité technologique. Elle conclut que le domaine spatial, incluant les opérations des engins spatiaux et les fournisseurs de services de surveillance et de suivi de l’espace (SST), est le plus apte à recevoir le service de prévisions météorologiques spatiales (SWE). Concrètement, cela signifie que les futures prévisions seront prioritairement destinées aux opérateurs du domaine spatial les plus directement exposés aux risques liés à la météorologie spatiale, tels que les orages radiatifs susceptibles de paralyser l’électronique des satellites ou les orages géomagnétiques qui augmentent la traînée et complexifient la gestion du trafic spatial.
La décision d’exécution bénéficie du soutien des 27 États membres de l’UE, et les prochaines étapes comprennent un appel d’offres pour l’acquisition du service de météorologie spatiale de l’UE, l’attribution d’un contrat au(x) fournisseur(s) sélectionné(s) et le lancement éventuel de la prestation opérationnelle.
Bien que les premiers utilisateurs de SWE se trouvent dans le domaine spatial, son impact s’étendra bien au-delà. En renforçant la résilience des satellites et des infrastructures spatiales, ce service contribuera à garantir la sécurité et la fiabilité des applications essentielles dont dépendent les sociétés et les citoyens, des communications et de la navigation à l’observation de la Terre.
