L'Agence spatiale européenne (ESA) a enregistré, lors d'une puissante tempête solaire en novembre 2025, l'une des “attaques” de particules les plus marquantes sur le bouclier magnétique terrestre de ces dernières années. Un rôle clé a été joué par la mission Swarm, une constellation de trois satellites dédiée à la mesure précise du champ magnétique terrestre. Outre les instruments scientifiques habituels, cette fois-ci, les caméras de navigation – appelées viseurs d'étoiles (star trackers) – se sont retrouvées de manière inattendue au premier plan, car au lieu d'étoiles, elles ont “vu” une poussée de protons à haute énergie issue d'une éruption solaire.

La tempête était la conséquence d'une région solaire exceptionnellement active, NOAA AR 14274, qui, entre le 11 et le 14 novembre 2025, a émis quatre puissantes éruptions solaires et un nombre égal d'éjections de masse coronale (CME), dont trois étaient dirigées vers la Terre. L'éruption la plus forte, de classe X5.1, a éclaté le 11 novembre, et la CME qui l'accompagnait a atteint notre planète le jour suivant vers 18h50 UTC, déclenchant une forte tempête géomagnétique qui a secoué l'enveloppe magnétique terrestre pendant plusieurs heures.

Bien que cet épisode n'ait pas causé de graves dommages aux infrastructures au sol, il a apporté deux leçons clés : à quelle vitesse le Soleil peut changer les conditions dans notre voisinage spatial et à quel point les données de missions comme Swarm sont précieuses pour comprendre et prévoir la météorologie spatiale.

Swarm – un stéthoscope magnétique pour la Terre

Swarm est une mission de l'ESA lancée en 2013 dans le cadre du programme Earth Explorer, conçue pour mesurer en détail la structure et les changements du champ magnétique terrestre avec trois satellites identiques en orbite polaire. Les satellites volent à des altitudes d'environ 450 à 530 kilomètres et cartographient en continu la contribution du noyau, du manteau, de la lithosphère, des océans et de l'ionosphère au signal magnétique total de notre planète.

Chaque satellite transporte plusieurs instruments clés : des magnétomètres vectoriels et scalaires pour mesurer l'intensité et la direction du champ magnétique, des sondes électriques et à plasma, des accéléromètres ainsi que des rétroréflecteurs laser pour la détermination précise de l'orbite. En arrière-plan du fonctionnement de presque tous ces instruments se trouvent les viseurs d'étoiles – des caméras optiques qui photographient le ciel et, en comparant la position des étoiles avec un catalogue intégré, calculent constamment l'orientation du satellite dans l'espace.

Ces systèmes de navigation sont généralement “invisibles” pour le public, car ils n'ont pas de rôle scientifique direct. Mais ce sont précisément eux qui sont devenus les héros inattendus de novembre 2025, se transformant en détecteurs de rayonnement improvisés que les ingénieurs ont su exploiter.

Novembre 2025 : une tempête de trois éjections coronales

La période autour du 11 novembre 2025 s'est déroulée à un moment où le Soleil était déjà entré dans la phase du maximum solaire, le pic du cycle d'activité de 11 ans au cours duquel les puissantes éruptions et éjections coronales sont plus fréquentes. En moins de 48 heures, la région active NOAA AR 14274 a éjecté trois CME consécutives vers la Terre. La combinaison de ces éjections a créé les conditions pour une forte tempête géomagnétique lorsque l'impact principal du plasma a frappé le champ magnétique terrestre le 12 novembre.

Aux moments d'activité maximale, la tempête géomagnétique a provoqué des fluctuations considérables dans la magnétosphère et dans les couches supérieures de l'atmosphère. Les modèles de l'ESA et les mesures satellitaires ont montré que les irrégularités magnétiques dans les premières phases de la tempête se sont intensifiées jusqu'à dix fois par rapport aux valeurs habituelles, ce qui est un signal très clair que le bouclier défensif de la Terre se trouve sous une forte pression du vent solaire et du front de choc de la CME.

La conséquence la plus immédiate a été une perturbation grave des communications radio. Dans les zones qui étaient éclairées par le Soleil au moment de l'éclatement de l'éruption – principalement en Europe, en Afrique et en Asie – un fort “blackout” radio sur les fréquences à ondes courtes a été enregistré, durant approximativement entre 30 minutes et une heure. De tels événements affectent directement les routes aériennes sur de longues distances, la communication maritime et une partie des systèmes militaires qui dépendent de l'ionosphère comme couche réfléchissante pour les ondes radio.

Un autre indicateur de la puissance exceptionnelle de cette tempête a été un rare Ground Level Enhancement (GLE) – une augmentation du flux de particules à haute énergie suffisamment puissantes pour qu'une partie d'entre elles pénètre profondément dans l'atmosphère et soit enregistrée par des détecteurs de rayonnement cosmique au sol. Les statistiques disent que de tels événements ne sont enregistrés qu'une ou deux fois par an et que ce GLE de novembre n'est que le 77e enregistré depuis les années 1940, ce qui souligne davantage son caractère exceptionnel.

Des étoiles aux protons : comment les viseurs d'étoiles sont devenus des détecteurs de rayonnement

Alors que les magnétomètres de Swarm enregistraient soigneusement chaque “tremblement” du champ magnétique, les viseurs d'étoiles enregistraient quelque chose de tout à fait différent pendant la tempête : un bombardement par des protons à haute énergie. Chaque viseur se compose de trois modules “camera head” placés perpendiculairement les uns aux autres, dont les capteurs sont également sensibles au rayonnement ionisant. Lorsqu'un proton d'énergie suffisamment élevée traverse le capteur, il laisse un point blanc caractéristique sur l'image, une soi-disant energetic particle detection.

De tels “points” sont dans des conditions normales seulement une nuisance pour les algorithmes qui cherchent des motifs stellaires propres pour la navigation. Cependant, les ingénieurs de Swarm avaient développé plus tôt un logiciel qui convertit le comptage de ces détections en une donnée sur le flux de protons au-dessus d'un emplacement déterminé. Sur une orbite d'environ 500 kilomètres, où se trouve le satellite Swarm Bravo avec la trajectoire la plus haute de la constellation, les viseurs d'étoiles peuvent ainsi mesurer en continu la fréquence à laquelle des protons d'énergies supérieures à 100 MeV traversent leurs capteurs.

Au cours de la tempête de novembre 2025, c'est précisément sur la base de ces données qu'une intensification exceptionnelle du flux de protons au-dessus des régions polaires a été enregistrée. Comme le bouclier magnétique de la Terre était temporairement “froissé” et altéré, une partie des particules à haute énergie qui restent normalement piégées dans l'“enchevêtrement” mutuel des lignes magnétiques ou sont déviées par le champ magnétique loin de la planète, a réussi à pénétrer jusqu'aux altitudes de l'orbite terrestre basse.

Les viseurs d'étoiles de Swarm ont ainsi servi pour la première fois dans la pratique opérationnelle comme une sorte de réseau de détection de protons en temps réel. Les données de cet événement représentent l'une des premières démonstrations du nouveau produit Swarm pour la surveillance des particules à haute énergie, qui est utilisé depuis peu pour un suivi plus détaillé de l'activité solaire du point de vue de l'orbite basse.

Aurores à protons et la menace “invisible” pour l'infrastructure spatiale

L'un des effets visuels les plus intéressants observés lors de cette tempête a été les soi-disant aurores à protons. Contrairement aux aurores polaires “classiques” qui sont majoritairement causées par des électrons et qui dessinent dans le ciel des rideaux dynamiques, des arcs et des “tourbillons” de lumière à de très hautes latitudes géographiques, les aurores à protons apparaissent comme un flou lumineux diffus et uniforme. Lors de fortes tempêtes, elles peuvent descendre à des latitudes beaucoup plus basses que d'habitude, de sorte qu'au cours de novembre 2025, elles ont également été enregistrées dans des zones où les habitants ont rarement l'occasion de voir une aurore de leurs propres yeux.

Physiquement parlant, il s'agit du même processus : des particules chargées du vent solaire, guidées par les lignes du champ magnétique terrestre, entrent dans la haute atmosphère et entrent en collision avec des molécules d'oxygène et d'azote, les excitant et les incitant à émettre de la lumière. Dans les aurores à protons, les protons jouent le rôle dominant, de sorte que l'énergie est transférée d'une manière quelque peu différente et avec une répartition différente selon l'altitude et les latitudes géographiques.

Pour les gens au sol, y compris les passagers des avions aux altitudes de vol habituelles, de tels événements ne représentent pas de risque sanitaire immédiat. De même, un fort GLE comme celui de novembre 2025 est encore bien en dessous des niveaux qui nécessiteraient des mesures extraordinaires pour la population. Mais pour les satellites et les astronautes, les protons à haute énergie représentent un problème sérieux : ils peuvent endommager les cellules solaires, accélérer le vieillissement des composants électroniques, interrompre des circuits logiques ou provoquer des “bit flips” temporaires dans la mémoire.

C'est pourquoi les agences spatiales, y compris le programme de l'ESA pour la météorologie spatiale, mettent en œuvre une série de mesures au moment d'une activité solaire accrue – de l'ajustement des directions de pointage des instruments sensibles, au report de manœuvres critiques et à la protection des astronautes dans les parties mieux protégées des vaisseaux spatiaux. Le principe auquel elles aspirent est ALARA (“as low as reasonably achievable”) – réduire l'exposition au rayonnement au niveau le plus bas possible, compte tenu des contraintes opérationnelles réelles.

Anomalie de l'Atlantique Sud – une “fenêtre” naturelle pour le rayonnement

Bien que la tempête de novembre ait temporairement intensifié le flux de protons aux pôles, Swarm enregistre depuis des années des particules à haute énergie au-dessus d'une autre zone chroniquement problématique : l'Anomalie de l'Atlantique Sud (South Atlantic Anomaly, SAA). C'est une immense région au-dessus de l'Atlantique sud et d'une partie de l'Amérique du Sud où le champ magnétique terrestre est significativement plus faible qu'ailleurs, de sorte que la ceinture de rayonnement de Van Allen interne descend beaucoup plus près de la surface de la planète.

Dans cette zone, les satellites en orbite basse traversent une “poche” de rayonnement intensifié. La raison en est la géométrie du dipôle magnétique terrestre, qui n'est pas parfaitement centré par rapport à l'axe de rotation. La conséquence est que les lignes du champ magnétique dans la zone de la SAA sont plus raréfiées et moins efficaces pour repousser les particules chargées. Résultat : un flux plus important de protons qui atteint l'altitude de l'orbite typique de missions comme Swarm ou la Station spatiale internationale.

Les données de Swarm ont montré que la SAA change au cours des dernières années – elle grandit, se déplace et change de structure interne, ce qui indique une dynamique complexe dans le noyau et le manteau terrestres. Les scientifiques utilisent ces informations pour améliorer les modèles du champ magnétique et mieux prévoir comment se développeront à l'avenir les zones de rayonnement intensifié. Pour les opérateurs de satellites, cela signifie la possibilité d'une planification plus précise du passage à travers l'anomalie, de l'optimisation des orbites et de la protection de l'électronique.

Pourquoi cette tempête est importante pour les futures missions

L'événement de novembre 2025 est un exemple idéal de la façon dont une combinaison de différentes missions et instruments fournit une image complexe mais exceptionnellement précieuse d'un événement de météorologie spatiale. SMOS, par exemple, a enregistré une forte éruption radio solaire presque 14 heures avant l'impact de la CME, Swarm a mesuré les fluctuations magnétiques et le flux de protons, tandis que des missions comme SOHO, Solar Orbiter et BepiColombo ont suivi le développement de la tempête dans l'espace interplanétaire.

Simultanément, l'analyse de tels événements souligne les limites des systèmes d'alerte précoce. Les satellites actuels qui se trouvent à proximité du point de Lagrange L1 ne donnent aux opérateurs qu'une vingtaine de minutes d'avertissement entre la détection d'une CME entrante et son impact sur le champ magnétique terrestre. L'ESA développe donc une nouvelle génération de missions pour la surveillance de la météorologie spatiale, comme le satellite Vigil qui observera le Soleil de côté depuis la position L5 et détectera plus tôt les éjections potentiellement dangereuses.

Pour l'exploration de l'espace hors de l'abri sûr du bouclier magnétique terrestre – vers la Lune, Mars et au-delà – la compréhension du comportement des protons à haute énergie et de l'efficacité de la protection magnétique planétaire devient une question de sécurité des équipages et de durabilité de l'équipement. Chaque événement comme la tempête de novembre 2025 sert de “stress-test” naturel pour nos modèles et technologies.

Pour le grand public, la trace la plus visible de la tempête reste les aurores spectaculaires qui sont cette fois descendues inhabituellement loin vers le sud, offrant aux habitants de l'Europe, et même de la Méditerranée, une occasion rare de regarder pendant plusieurs heures comment l'activité solaire dessine des rideaux de lumière haut au-dessus de l'horizon. Pour les scientifiques et les ingénieurs, l'enregistrement silencieux dans la télémétrie de Swarm et d'autres missions est plus important – des données qui aideront dans les années à venir au développement de prévisions plus précises de la météorologie spatiale et de systèmes spatiaux plus robustes.

La mission Swarm, conçue il y a plus d'une décennie comme un “stéthoscope magnétique” pour la Terre, a ainsi montré en novembre 2025 qu'elle peut aussi être un dosimètre sensible pour les protons à haute énergie. À une époque où le maximum solaire intensifie les risques pour les satellites, les communications et les futures missions humaines dans l'espace lointain, chaque telle source supplémentaire de données devient un outil inestimable pour la compréhension et la protection de notre société technologique.