Ken Tapping, le 13 octobre  2010

Le 4 octobre 1957, l’Union soviétique plaçait sur orbite le premier objet d’origine anthropique, un petit satellite sphérique en métal baptisé Spoutnik. L’humanité venait d’entrer dans une nouvelle ère : l’« ère spatiale ».

L’exploit prit tout le monde par surprise aux États-Unis et dans les autres nations occidentales. Cette année-là, désignée Année internationale de géophysique, devait en effet souligner l’intensification des efforts déployés pour en apprendre davantage sur l’espace voisin de la Terre, et l’on envisageait y expédier des satellites. Aucun cependant n’était aussi avancé que celui de l’Union soviétique.

Les États-Unis mettaient au point un satellite et son système de lancement, appelé Vanguard. Quand les Russes coupèrent l’herbe sous le pied des Américains, ceux-ci mirent les bouchées doubles, sans toutefois parvenir à des résultats concluants. Les fusées se contentaient d’exploser sur l’aire de lancement. Alors que ces échecs devenaient de plus en plus embarrassants, Wernher von Braun, alors aux États-Unis, soutint que son équipe réussirait à mettre un satellite sur orbite.

En désespoir de cause, le gouvernement américain lui donna le feu vert. On modifia une fusée militaire et assembla à la hâte un satellite. Comme le temps manquait pour élaborer des expériences complexes, les scientifiques se contentèrent des plus simples : l’installation d’un microphone pour détecter l’impact des micrométéorites et celle d’un compteur Geiger, proposée par James Van Allen, pour compter les particules à haute énergie.

En 1958, le satellite, appelé Explorer 1, était sur orbite. En l’absence d’un système de guidage raffiné, cette orbite n’était pas circulaire, mais fortement elliptique, ce qui signifiait que le satellite changeait considérablement d’altitude au cours de sa trajectoire autour de la Terre. Un accident aussi fortuit qu’heureux...

En effet, vers la partie la plus haute de son orbite, le satellite enregistra un nombre grandissant de particules, qui retomba ensuite à zéro avant de remonter, puis de diminuer de nouveau quand le satellite se rapprocha de la Terre. Le même phénomène se répéta à chaque révolution. Van Allen et ses collègues émirent l’hypothèse que le résultat nul observé à haute altitude venait sans doute de la saturation du compteur, attribuable à un nombre excessif de particules. Les lancements ultérieurs révélèrent que tel était bien le cas. On découvrit ainsi que deux ceintures de radiation entouraient notre planète, une intérieure, l’autre extérieure. Les deux reçurent le nom de ceinture de Van Allen. Nous savons maintenant que ces ceintures se composent de particules émises par le soleil et piégées par le champ magnétique terrestre. Leur rayonnement n’est pas assez intense pour empêcher les astronautes de les traverser quand ils vont sur la lune ou ailleurs, mais y séjourner trop longtemps ne serait pas sage. La Station spatiale internationale reste en dessous des deux ceintures.

Nous devons la suite de l’histoire au physicien Eugene Parker, qui prouva l’instabilité de l’atmosphère solaire. Celle-ci coule constamment vers l’extérieur, créant les vents solaires. Ce sont ces vents qui, en passant le long de la Terre, laissent les particules à l’origine des ceintures de Van Allen. On en déduit que toutes les planètes dotées d’un champ magnétique devraient être enveloppées d’une ou deux ceintures de radiation faites de particules des vents solaires. Les planètes à faible champ magnétique, comme Mars, n’en possèdent pas.

L’interaction des vents solaires avec le champ magnétique terrestre joue un rôle déterminant dans ce qu’on appelle la « météorologie spatiale », qui intéresse vivement de nombreux pays, en particulier le Canada.