« Le Soleil frappe : impact sur nos réseaux et systèmes » 

Le 4 mars dernier, Terre des Sciences lance le Cycle Astronomie : " Les RDV Astro : Au coeur de l'Espace" !🚀, soutenu par la Région Pays de la Loire et en partenariat avec le Laboratoire de planétologie et géosciences (CNRS / Nantes Université / Université d’Angers/ Le Mans Université), Curiosity-ESEO, EU*Asia Institute de l’ESSCA et Ciel d’Anjou.

Pour ce premier rendez-vous, zoom sur le Soleil en compagnie de Lionel Birée, Chercheur associé à l’Observatoire de Paris !

Le Soleil est la source de toute vie : sa lumière et sa chaleur permettent la croissance des plantes, régulent notre climat et rendent notre quotidien possible.

Pourtant, cette étoile n’est pas si tranquille : son cycle d’activité de 11 ans, ponctué d’éruptions et de tempêtes, peut perturber satellites, réseaux électriques et autres technologies. Un exemple historique frappant, cité par le chercheur Lionel Birée, est l’événement de Carrington en 1859, où les télégraphes furent gravement perturbés et certains systèmes fonctionnèrent même sans batterie.

Le Soleil ne se limite donc pas à éclairer notre monde : c’est une étoile active et imprévisible, capable d’impacter nos technologies...

Prêt pour un face-à-face avec notre astre rebelle ? Découvrez l’interview de Lionel Birée !

1/ Qu’appelle-t-on la « météorologie de l’espace » ?

La météorologie de l’espace est la discipline scientifique qui étudie l’état et l’évolution de l’environnement spatial, principalement influencé par l’activité du Soleil. Grâce à l’observation, à la surveillance et à la modélisation, elle permet de comprendre et de prévoir les perturbations qui peuvent affecter l’espace proche de la Terre. L’objectif est aussi d’anticiper leurs effets sur nos technologies, comme les satellites, les systèmes de navigation, les communications ou encore les réseaux électriques.

2/ Comment l’activité du Soleil perturbe-t-elle nos technologies du quotidien ? 

L’activité solaire peut perturber nos technologies lorsqu’elle provoque ce que l’on appelle des tempêtes géomagnétiques.Lorsqu’un événement de forte intensité, comme une éruption solaire ou une éjection de masse coronale (un immense nuage de plasma éjecté par le Soleil) atteint la Terre, il perturbe l’atmosphère supérieure et le champ magnétique terrestre. Ces variations peuvent alors induire des courants électriques dans certaines infrastructures, notamment les réseaux électriques. 

Ces phénomènes peuvent aussi affecter les satellites, modifier légèrement leurs orbites, endommager certains systèmes électroniques embarqués, perturber les systèmes de navigation par satellites (GNSS) ou encore dégrader certaines communications radio utilisées par l’aviation. 

Les infrastructures au sol peuvent également être concernées. Les courants induits par les tempêtes géomagnétiques peuvent circuler dans de longues structures métalliques comme les oléoducs, les lignes électriques ou les voies ferroviaires, ce qui peut perturber certains systèmes de signalisation ou accélérer la corrosion des infrastructures.

Nous avons déjà observé des effets très concrets. Par exemple, le 13 mars 1989, une tempête géomagnétique a provoqué une panne majeure du réseau électrique d’Hydro-Québec au Canada, privant plusieurs millions de personnes d’électricité pendant plusieurs heures.

Un autre cas intéressant s’est produit le 23 mai 1967 : une forte tempête solaire a perturbé des radars militaires américains d’alerte avancée utilisés pour surveiller d’éventuelles attaques de missiles. Les perturbations ont d’abord été interprétées comme une possible action hostile avant que l’on comprenne qu’elles étaient d’origine solaire.

On peut aussi citer les tempêtes solaires d’octobre 2003, parfois appelées tempêtes d’Halloween. Elles ont provoqué de nombreuses perturbations : des satellites ont subi des anomalies, certains ont été temporairement mis hors service, des perturbations importantes des systèmes GPS ont été observées et des communications radio à haute fréquence ont été fortement dégradées, notamment aux hautes latitudes.

Ces événements montrent que l’activité du Soleil peut avoir des conséquences très concrètes sur nos technologies modernes.

3/ Les astronautes ou les missions lunaires et martiennes sont-ils exposés à des risques majeurs liés au Soleil ?

Et c’est même un enjeu majeur pour l’exploration spatiale. Sur Terre, nous bénéficions de deux boucliers naturels : l’atmosphère et le champ magnétique terrestre, qui filtrent une grande partie des radiations provenant de l’espace.

Mais dès que l’on s’éloigne de la Terre, cette protection diminue fortement. Lors de fortes éruptions solaires, le Soleil peut émettre des particules très énergétiques capables d’augmenter rapidement les niveaux de radiation dans l’espace.

Pour les astronautes en orbite basse, le risque reste relativement limité grâce au champ magnétique terrestre. En revanche, pour les missions vers la Lune ou Mars, ces événements représentent un risque réel pour la santé des équipages et pour les systèmes électroniques des missions. En effet, Mars possède un champ magnétique très faible ainsi qu'une atmosphère mince. La surface martienne protège donc beaucoup moins des radiations que la Terre.

C’est pourquoi la surveillance de l’activité solaire est aujourd’hui un élément essentiel de la sécurité des missions habitées.

4/ Le soleil peut-il aussi influencer certains phénomènes naturels, comme l’orientation des oiseaux migrateurs ?

De nombreuses espèces animales, et en particulier les oiseaux migrateurs, utilisent le champ magnétique terrestre comme système d’orientation lors de leurs déplacements. Or, ce champ magnétique peut être perturbé lors de tempêtes géomagnétiques provoquées par l’activité solaire. Certaines études scientifiques ont observé que pendant ces périodes de perturbation magnétique, certains oiseaux migrateurs peuvent présenter des difficultés d’orientation ou modifier temporairement leur comportement migratoire.

D’autres animaux sont également sensibles au champ magnétique et peuvent être affectés de manière similaire. C’est le cas par exemple de tortues marines, qui s’orientent vers leurs sites de nidification, de poissons migrateurs comme le saumon, ou encore de certains insectes migrateurs, comme les monarques.

Il faut toutefois rester prudent : ces animaux disposent généralement de plusieurs mécanismes d’orientation, visuel, solaire ou stellaire, qui peuvent compenser ces perturbations temporaires.

5/ Peut-on prévoir les tempêtes solaires ?

Il est encore difficile de prévoir certains événements solaires, comme les éruptions solaires, même si l’on peut surveiller l’activité du Soleil et anticiper certaines situations favorables à leur apparition. La prévision reste donc encore imparfaite.

Aujourd’hui, les observatoires solaires permettent de détecter les régions actives du Soleil et d’observer les éruptions ou les éjections de matière lorsqu’elles se produisent. Lorsqu’une éjection de masse coronale est détectée, on peut généralement estimer son temps de trajet jusqu’à la Terre. Celui-ci varie en moyenne entre un jour et demi et trois jours, selon sa vitesse et sa position sur le disque solaire.

La principale difficulté est de prévoir l’intensité exacte de la tempête géomagnétique qu’elle pourra produire. Cela dépend notamment de l’orientation du champ magnétique transporté par le nuage solaire. Ce paramètre n’est réellement mesuré qu’au moment où la perturbation arrive près de la Terre, au niveau du point de Lagrange L1, où des satellites comme ACE mesurent la polarité du champ magnétique interplanétaire, ainsi que la vitesse, la densité et la température du vent solaire.

La météorologie de l’espace progresse donc rapidement, mais la prévision reste encore aujourd’hui un défi scientifique important.

6/ La météorologie de l’espace est-elle en train de devenir un enjeu de souveraineté scientifique et technologique pour l’Europe ?

Aujourd’hui, les grandes agences spatiales investissent de plus en plus dans l’observation et la prévision de la météorologie de l’espace.

Disposer de ses propres capacités scientifiques et technologiques permet de surveiller l’activité du Soleil, de mieux comprendre les phénomènes qui s’y produisent et surtout de diffuser des alertes afin de protéger les infrastructures critiques, comme les satellites, les réseaux électriques ou les systèmes de navigation. Pour l’Europe, cela représente un véritable enjeu de souveraineté scientifique et technologique.

Aujourd’hui, une grande partie des données utilisées pour la surveillance opérationnelle du Soleil et du vent solaire provient encore de satellites et de services américains, notamment ceux opérés par la National Oceanic and Atmospheric Administration, que l’on peut comparer, pour simplifier, à un Météo-France américain, mais à l’échelle de l’environnement terrestre et spatial. Si, pour des raisons politiques, budgétaires ou stratégiques, ces données devenaient temporairement indisponibles ou restreintes, la capacité de nombreux pays à surveiller efficacement l’environnement spatial pourrait être fragilisée. C’est pourquoi l’Europe développe progressivement ses propres capacités d’observation et de prévision, notamment à travers des programmes portés par l’Agence spatiale européenne, visant à mettre en place des systèmes d’observation, des modèles de prévision et des services opérationnels de météorologie de l’espace.

L’objectif est que l’Europe puisse anticiper ces événements et protéger ses infrastructures critiques de manière autonome, tout en continuant à partager les informations avec la communauté scientifique internationale.

7/ Comment renforcer les investissements dans la météorologie de l’espace et sensibiliser les décideurs à son importance ?

Il est essentiel d’investir davantage dans la météorologie de l’espace. Nos sociétés dépendent aujourd’hui fortement des technologies spatiales et électriques : satellites pour les communications, le GPS, la météorologie, mais aussi réseaux électriques et infrastructures numériques. Une tempête solaire majeure pourrait perturber simultanément plusieurs systèmes critiques.

Pour convaincre les décideurs politiques, il faut montrer que la météorologie de l’espace n’est pas une science théorique, mais un véritable outil de protection des infrastructures et de résilience nationale. Elle permet d’anticiper des événements qui peuvent avoir des conséquences économiques et stratégiques importantes, voire compromettre la sécurité des populations ou des missions spatiales habitées.

Il est également crucial de former des ingénieurs, techniciens, opérateurs et décideurs capables de comprendre ces phénomènes et de prendre les bonnes décisions en situation de crise. Chez ELIOS-SPACE, je propose des formations adaptées, tant pour le milieu académique, comme les écoles d’ingénieurs, que pour la Défense, par exemple à l’École de l’Air et de l’Espace.

Enfin, c’est un enjeu de souveraineté scientifique et technologique : dépendre de données américaines ou d’autres acteurs étrangers limite notre capacité à agir de manière autonome. Investir dans les infrastructures, les modèles, les services opérationnels et la formation permet non seulement de protéger nos systèmes critiques, mais aussi de renforcer la position de l’Europe au sein de la communauté scientifique et spatiale internationale.

Propos recueillis par Audrey LAVAU-GIRARD, programmatrice et organisatrice - Saison culturelle, CCSTI Terre des Sciences,

Propos de Lionel BIREE, Ingénierie, Consulting et Formation en SSA [Space Situational Awareness - Connaissance de la situation spatiale] chez Elios Space / Chercheur associé Observatoire de Paris