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STEREO
Observatoire solaire

Schéma d'une des deux sondes STEREO.

Données générales

Organisation	NASA (Goddard)
Constructeur	Université Johns-Hopkins, Applied Physics Laboratory
Programme	Solar Terrestrial Probes
Domaine	Étude des éruption solaire
Nombre d'exemplaires	2
Constellation	Oui
Statut	Opérationnel (STEREO-A)
Lancement	26 octobre 2006 à 00 h 52 TU
Lanceur	Delta II 7925-10L
Fin de mission	STEREO-B 1er octobre 2014
Durée de vie	2 ans (mission primaire)
Identifiant COSPAR	2006-047
Site	stereo.jhuapl.edu

Caractéristiques techniques

Masse au lancement	620 kg (chaque)
Contrôle d'attitude	Stabilisé sur 3 axes
Source d'énergie	Panneaux solaires
Puissance électrique	475 watts

Orbite

Orbite	Héliosynchrone
Période de révolution	347 jours (STEREO-A) 387 jours (STEREO-B)

Principaux instruments

SECCHI	Caméras
IMPACT	Mesure du champ magnétique et du vent solaire
PLASTIC	Mesure du plasma solaire
SWAVES	Mesure des ondes radio

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STEREO (acronyme de Solar Terrestrial Relations Observatory, c'est-à-dire « Observatoire des relations Soleil-Terre ») est la troisième mission de la NASA dans le cadre de son programme d'étude des interactions Soleil-Terre (Solar Terrestrial Probes). L'objectif de la mission est l'étude des éjections de masse coronale par le Soleil. La mission STEREO comprend deux satellites jumeaux, l'un précédant la Terre dans sa révolution autour du Soleil et l'autre la suivant, qui fournissent une image tridimensionnelle du phénomène depuis sa genèse jusqu'à ses interactions avec le milieu interplanétaire et l'environnement spatial de la Terre. La position relative des deux satellites par rapport au Soleil forme un angle qui s'accroît d'environ 43° chaque année.

Les deux satellites stabilisés sur trois axes sont identiques. Ils ont une masse de 620 kg et emportent chacun cinq caméras (lumière visible et ultraviolet) équipées pour deux d'entre d'elles de coronographes ainsi que trois suites d'instruments mesurant in situ les caractéristiques du vent solaire, du champ magnétique interplanétaire, du plasma et des ondes radio émises par le Soleil.

Le projet est piloté par le centre de vol spatial Goddard tandis que les satellites sont construits par le Laboratoire de physique appliquée de l'université Johns-Hopkins, qui reçoit des contributions importantes de laboratoires étrangers pour l'instrumentation. La mission entre dans une phase opérationnelle en décembre 2006. Sa durée de vie nominale de deux ans est prolongée. Le 1^er octobre 2014, le satellite STEREO-B tombe en panne et, depuis, la mission se poursuit en exploitant uniquement les données du satellite STEREO-A.

Le projet STEREO est la troisième mission du programme STP (Solar Terrestrial Probes) de la NASA. Elle succède aux satellites TIMED et Hinode. Ce programme qui touche à la physique des plasmas et aux flux de matière et d'énergie dans le milieu interplanétaire a pour objectifs^[1],[2] :

• de comprendre les processus physiques se déroulant dans l'environnement interplanétaire, notamment entre le Soleil et la Terre ;
• de déterminer comment la société et les équipements techniques sont affectés par la variabilité du Soleil et du champ magnétique terrestre ;
• de modéliser l'apparition et le développement des phénomènes les plus violents pour accroître la sécurité des hommes et des robots lancés dans l'espace et leur permettre d'y travailler.

Les éjections de masse coronale (CME) du Soleil sont des phénomènes violents qui peuvent expulser jusqu'à 10 milliards de tonnes de matière dans l'espace interplanétaire à des vitesses avoisinant les 400 km/s. Elles peuvent fortement perturber le milieu interplanétaire et provoquer de violentes orages magnétiques lorsqu'elles se heurtent à la magnétosphère de la Terre. Ces orages peuvent endommager ou détruire les satellites et constituent des phénomènes dangereux pour les équipages en mission dans l'espace. Elles peuvent également provoquer des coupures dans le réseau électrique. Malgré l'importance de ces phénomènes, l'origine et l'évolution des éjections de masse coronale ainsi que leur structure et leur développement dans le milieu interplanétaire sont très mal connues. La mission STEREO doit contribuer à combler cette lacune^[3].

Les études sont lancées en février 2000 et la réalisation débute en septembre 2001 au Laboratoire de physique appliquée (APL), sélectionné pour la construction des deux sondes spatiales.

Les objectifs scientifiques de la mission STEREO sont^[4] :

• de comprendre les causes et les mécanismes de déclenchement des éjections de masse coronale ;
• de définir les modalités de propagation des éjections de masse coronale dans l'héliosphère ;
• de découvrir les mécanismes et la localisation de l'accélération des particules énergétiques dans la couronne solaire basse et dans le milieu interplanétaire ;
• d'améliorer les mécanismes de détermination de la structure du vent solaire.

La mission STEREO comprend deux satellites observant les éruptions solaires tout en étant suffisamment écartés l'un de l'autre pour que les données collectées permettent de construire une image en trois dimensions de ces phénomènes. Pour parvenir à écarter les satellites, ceux-ci sont lancés ensemble sur une orbite terrestre à forte excentricité qui les fait passer près de la Terre puis à faible distance derrière la Lune. Les orbites des deux satellites sont modifiées légèrement de manière que deux mois après le lancement, l'un d'eux effectue un survol très rapproché de la Lune lui permettant d'utiliser son assistance gravitationnelle pour se placer sur une orbite héliocentrique en avant de la Terre. Un mois plus tard, le deuxième satellite utilise la même technique pour se placer derrière la Terre. Progressivement, les satellites s'écartent, formant un angle par rapport au Soleil qui s'élargit de 43° par an (cf. schéma 1). La mission doit durer au minimum deux ans^[5]. Le coût de la mission, y compris le lancement et les phases opérationnelle et d'analyse des données, est estimé à 550 millions de dollars américains.

Les deux satellites STEREO sont quasiment identiques. Chacun a la forme d'un parallélépipède rectangle d'un peu plus d'un mètre de section et deux mètres de long. Lorsque les panneaux solaires sont déployés, l'envergure du satellite atteint 6,47 mètres.

Chaque satellite est stabilisé sur trois axes avec une précision de sept secondes d'arc. Les deux panneaux solaires fournissent les 475 watts consommés par l'instrumentation et les autres équipements du satellite. Les données scientifiques peuvent être stockées dans une mémoire de un gigaoctet. L'ordinateur de bord utilise trois processeurs Mongoose-V. Le système de télécommunications utilise la bande X et permet le transfert de données vers la Terre avec un débit de 720 kbit/s. La masse de chaque satellite est d'environ 620 kg, dont environ 60 kg d'ergols. Les instruments fonctionnent sans interruption^[6],[7], Le projet est piloté par le centre de vol spatial Goddard de la NASA tandis que la construction de la plate-forme et l'intégration des instruments est confiée au Laboratoire de physique appliquée de l'université Johns-Hopkins.

Les deux satellites embarquent deux instruments et deux suites d'instruments qui représentent en tout 16 instruments développés en partie en coopération avec des sociétés et laboratoires étrangers :

• SECCHI (Sun-Earth Connection Coronal and Heliospheric Investigation) est un ensemble d'instruments de télédétection constitués d'un imageur fonctionnant dans l'ultraviolet extrême (EUVI), de deux coronographes en lumière blanche (COR1 et COR2), et d'un imageur héliosphérique (HI). Ces instruments étudient l'évolution en 3 dimensions des éjections de masse coronale depuis leur naissance à la surface du Soleil jusqu'à leur impact éventuel avec la Terre. Le développement de la suite SECCHI est placé sous la responsabilité du Laboratoire de recherche naval américain. L'Institut d'astrophysique spatiale d'Orsay est impliqué dans le programme STEREO aussi bien au niveau du matériel (télescope imageur EUVI) qu'au niveau de l'analyse des données^[8] ;
• IMPACT (In situ Measurements of PArticles and CME Transients) comprend sept instruments effectuant des mesures locales : un analyseur d'électrons du vent solaire (SWEA : Solar Wind Electron Analyzer), un magnétomètre (MAG), ainsi que cinq détecteurs de particules mesurant les ions et électrons accélérés lors des éjections de masse coronale : détecteur des électrons suprathermiques (STE), des protons et électrons (SEPT), des ions suprathermiques (SIT), des protons et ions à basse énergie (LET), des ions et protons à haute énergie (HET). Trois de ces instruments (SWEA, STE, MAG) sont installés sur une bôme longue de 4,5 mètres qui s'étend à l'opposé de la direction du Soleil. Les quatre autres qui forment la suite SEP sont installés sur la plate-forme^[9]. Le développement d'IMPACT est placé sous la responsabilité de l'université de Californie à Berkeley. L'Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP) à Toulouse développe les détecteurs SWEA pour les deux satellites de la mission^[10] ;
• PLASTIC (PLAsma and SupraThermal Ion and Composition) étudie le vent solaire au niveau de la couronne solaire et les processus au sein de l'héliosphère. Il fournit les caractéristiques locales des protons, des particules alpha et des ions lourds. Il doit permettre de caractériser et différencier le plasma éjecté par les éruptions solaires du plasma du vent solaire ordinaire. Le développement de cet instrument est placé sous la responsabilité de l'université du New Hampshire^[8] ;
• STEREO/WAVES (SWAVES) est un instrument qui mesure les sursauts radio, leur genèse et la manière dont ils se propagent en se déplaçant vers la Terre. C'est un instrument qui effectue des mesures des phénomènes distants mais également in situ. Cet instrument est développé par le Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (LESIA), laboratoire de l'Observatoire de Paris^[11].

Les deux satellites de la mission STEREO (STEREO-A et STEREO-B) sont lancés avec succès le 25 octobre 2006 par un lanceur Delta II 7925-10L depuis la base de lancement de Cap Canaveral, en Floride (États-Unis). Ils sont positionnés de part et d'autre de la ligne reliant la Terre au Soleil : STEREO-A tourne autour du Soleil avec une période de 347 jours, tandis que STEREO-B effectue un tour complet en 387 jours. L'angle entre les deux satellites s'accroît chaque année de 43°.

Le 24 janvier 2009, les deux satellites se trouvent à 90° l'un de l'autre par rapport au Soleil (quadrature). Cette disposition est particulièrement favorable aux observations : elle permet à un satellite d'observer à la verticale la région d'où surgit une éruption tandis que l'autre satellite peut observer son développement perpendiculairement au phénomène, ce qui constitue le meilleur angle pour le fonctionnement des coronographes^[12].

En avril 2009, les satellites en s'écartant progressivement de la Terre pénètrent dans la région des points de Lagrange L₄ et L₅ du système Terre-Soleil. Ces régions, où les influences gravitationnelles de la Terre et du Soleil s'équilibrent, peuvent héberger des astéroïdes. Parmi ceux-ci ,certains peuvent, selon une des hypothèses existantes, constituer les résidus de la protoplanète qui a percuté la Terre et donné la naissance de la Lune^[13].

Le 6 février 2011, les deux satellites se trouvent en opposition par rapport au Soleil (l'angle entre les deux satellites est de 180°) et en fournissent pour la première fois une image instantanée complète. Au cours des huit années suivantes, les scientifiques disposent d'une image complète de la face du Soleil opposée à la Terre. Complétée par des observations effectuées depuis l'orbite terrestre, ces données permettent de disposer en permanence d'une image instantanée de l'ensemble de la surface du Soleil^[14].

À compter de 2011, la position des deux satellites se rapproche progressivement et, en 2015, ils se retrouvent au-dessus de la même longitude du Soleil à l'opposé de la position de la Terre puis commencent à s'écarter de nouveau. Cependant, le 1^er octobre 2014, les communications sont perdues avec STEREO-B. Elles sont finalement rétablies le 21 août 2016^[15] grâce au Deep Space Network^[16]. L'analyse des télémesures permet de déterminer que STEREO-B est en rotation rapide (3° par seconde). Les roues de réaction ne disposent pas d'un couple suffisant pour stopper ce mouvement. Les opérateurs aux sol élaborent et transmettent des instructions pour tenter de corriger le problème, mais malgré plusieurs tentatives, le contact avec le satellites est perdu à partir du 23 septembre 2016^[17]. Le 17 octobre 2018, la NASA décide de mettre fin aux opérations de sauvetage de STEREO-B. STEREO-A continue d'être opérationnel^[18].

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Les observations effectuées par les satellites STEREO sont exploitées pour améliorer les prévisions de la météorologie de l'espace utilisée par les compagnies aériennes et les opérateurs de satellites^[19].

• 
  Image du Soleil prise alors que les deux satellites STEREO viennent de se placer dans une position leur permettant de fournir une couverture photographique complète de l'astre.
• 
  Une des premières images du Soleil prises par STEREO.
• 
  Image du soleil en 3D prise par la mission.
• 
  Transit de la Lune devant le Soleil.
• 
  Pôle sud du Soleil.
• 
  Anaglyphe du Soleil.
• 
  Une protubérance solaire spectaculaire photographiée par STEREO.

Objectifs

• (en) NASA Science Definition Team, The Sun and Heliosphere in Three Dimensions - Report of the NASA Science Definition Team for the STEREO Mission, NASA, 2008, 71 p. (lire en ligne [PDF]) — Définition des objectifs scientifiques de la mission STEREO.

Caractéristiques techniques

• (en) Michael L. Kaiser, « STEREO: Science and Mission Overview », Johns Hopkins APL Technical Digest, Applied Physics Laboratory (université Johns-Hopkins), vol. 28, n^o 2,‎ 2009, p. 94-103 (lire en ligne)
  Synthèse de la mission et des objectifs scientifiques.
• (en) David W. Dunham, José J. Guzmán et Peter J. Sharer, « STEREO Trajectory and Maneuver Design », Johns Hopkins APL Technical Digest, Applied Physics Laboratory (université Johns-Hopkins), vol. 28, n^o 2,‎ 2009, p. 104-125 (lire en ligne)
  Conception de la trajectoire et des manœuvres.
• (en) John E. Eichstedt, Daniel A. Ossing, George Chiu, Paul N. Boie, Timothy O. Krueger et al., « STEREO Mission Operations », Johns Hopkins APL Technical Digest, Applied Physics Laboratory (université Johns-Hopkins), vol. 28, n^o 2,‎ 2009, p. 126-144 (lire en ligne)
  Les opérations en vol.
• (en) John W. Hunt Jr. et J. Courtney Ray, « STEREO Guidance and Control System On-Orbit Pointing Performance », Johns Hopkins APL Technical Digest, Applied Physics Laboratory (université Johns-Hopkins), vol. 28, n^o 2,‎ hunt2009, p. 145-154 (lire en ligne)
  Spécifications de pointage et système de contrôle des satellites STEREO.
• (en) George J. Cancro et Michael D. Trela, « STEREO Fault Protection Challenges and Lessons Learned », Johns Hopkins APL Technical Digest, Applied Physics Laboratory (université Johns-Hopkins), vol. 28, n^o 2,‎ 2009 (lire en ligne)
  Spécificités du système de survie dans le cas d'une mission à deux deux ssatellites.
• (en) Teresa M. Betenbaugh et Jennifer R. Tanzman, « Mechanical Verification of the STEREO Observatories », Johns Hopkins APL Technical Digest, Applied Physics Laboratory (université Johns-Hopkins), vol. 28, n^o 2,‎ 2009, p. 162-176 (lire en ligne)
  Processus de validation des systèmes de déploiement du satellite.
• (en) Annette M. Dolbow et Elliot H. Rodberg, « The Challenges of Integrating the Two STEREO Spacecraft », Johns Hopkins APL Technical Digest, Applied Physics Laboratory (université Johns-Hopkins), vol. 28, n^o 2,‎ 2009, p. 177-186 (lire en ligne)
  Tests d'intégration.
• (en) Stuart W. Hill, Teresa M. Betenbaugh et Weilun Cheng, « STEREO Spacecraft Mechanical Design, Integration, and Testing », Johns Hopkins APL Technical Digest, Applied Physics Laboratory (université Johns-Hopkins), vol. 28, n^o 2,‎ 2009, p. 187-197 (lire en ligne)
  Contraintes mécaniques.

Histoire du projet

• (en) Paolo Ulivi et David M. Harland, Robotic exploration of the solar system : Part 4 : the Modern Era 2004-2013, Springer Praxis, 2014, 567 p. (ISBN 978-1-4614-4811-2).
• (en) Peter Bond, Solar Surveyors : Observing the Sun from Space, Springer, 2022, 535 p. (ISBN 978-3-030-98787-9)

• Soleil.
• Éjection de masse coronale.
• Météorologie de l'espace.
• Orage magnétique.

• (en) Site officiel de la mission, Applied Physics Laboratory, université Johns-Hopkins.
• (en) Site de la mission, Goddard Space Flight Center, NASA.
• Site de la mission, Centre national d'études spatiales français.
• (en) Site de la mission, Agence spatiale européenne.
• (en) The sun in 3-D: a new frontier in solar research [PDF], NASA, 24 p..

v · m Observatoires solaires spatiaux
Observatoires solaires	Pioneer 5 (1960) Orbiting Solar Observatory (OSO) (1962-1975) Pioneer 6, 7, 8 et 9 (1965-1968) Sondes Helios (1974-1976) ICE (1978) SolarMax (1980) Ulysses (1990) Yohkoh (1991) GGS WIND (1994) Coronas-I‎ (1994) SoHO (1995) ACE (1997) TRACE (1998) Coronas-F (2001) RHESSI (2002) Hinode (2006) STEREO (2006) Coronas-Photon (2009) SDO (2010) Parker Solar Probe (2018) Solar Orbiter (2020) Chinese Hα Solar Explorer (2021) Advanced Space-based Solar Observatory (2022) Aditya (2023) PROBA-3 (2024) IMAP (2024) PUNCH (2025) Xihe 2 (2027) Solar-C (2028) Solar Polar-orbit Observatory (vers 2030)
Météorologie spatiale	SoHO (1995) ACE (1997) STEREO (2006) DSCOVR (2015) SunRISE (2025) SWFO-L1 (2025) Vigil (vers 2031)
Autres	Luna 2 et 3 (1959) Explorer 10 et 12 (1961) Mariner 2 (1962) Vela (1963-1965) IMP 1 à 8 (1963-1973) ESRO 2 (1967) ISEE 1 et 2 (1977) SOLRAD (1960-1976) Prognoz (1972-1996) HEOS (1968 et 1972) Voyager 1 et 2 (1977) SAMPEX (1992) Cassini-Huygens (1997) ACRIMSAT (1999) GOES (2001-) SORCE (2003) IBEX (2008) Proba-2 (2009) Picard (2010) NuSTAR (2012)
Instruments embarqués	SolarMax (1980) Eureca (1992) UARS (2005) Solar Monitoring Observatory (2008) TSIS (2017) UVSC Pathfinder (2021)
CubeSats	SIMBA (2020) MiniXSS (2015-2018) SUNSTORM (2021)
Capture d'un échantillon de vent solaire	Genesis (2001)
Annulées	Pioneer H Solar Sentinels KuaFu
Voir aussi	Soleil
Les dates indiquées sont celles de lancement.

v · m Programme spatial américain
Lanceurs	Ares I (2009) IV (abandonné) V (abandonné) Antares (2013-) Athena (1995-2001) Atlas I (1990-1997) II (1991-2004) III (2000-2005) V (2002-) Conestoga Delta II (1989-2018) III (1998-2000) IV (2002-2019) IV Heavy (2004-2024) Falcon Falcon 1 (2006-2009) 9 (2010-) Heavy (2018-) Firefly Alpha (2021-) MLV (2025-) Juno I (1958-1959) II (1958-1961) LauncherOne (2020-) Minotaur (1994-) Minotaur-C (1994-2017) New Glenn (2024-) Pegasus (1990-) Rocket 3 (2018-2022) Rocket Lab Electron (2018-) Neutron (2024-) RS1 (2023-) Saturn Saturn I (1961-1965) IB (1966-1975) V (1967-1973) INT-21 (1973) Scout (1965-1994) SLS (2022-) Starship (2023-) Terran Terran 1 (2023-) Terran R (2024-) Thor Agena (1959-1968) Burner (1965-1976) Titan II (1964-1966) III (1964-1965) IIIB (1966-1987) 34D (1982-1989) IV (1989-2005) Vanguard (1957-1959) Vulcan (2024-)
Programme spatial habité	Programmes Mercury (1961–1963) Gemini (1965–1966) Apollo (1967–1972) Skylab (1973–1974) Apollo-Soyouz (1975) Navette spatiale (1981–2011) Shuttle-Mir (1994–1998) Station spatiale internationale (depuis 1998) Constellation (abandonné) Artemis (en cours) Engins spatiaux Mercury (1961-1963) Gemini (1964-1966) Apollo module de commande et de service (1966-1975) module lunaire (1968-1972) Cygnus (2013-) Dragon 1 (2010-2020) 2 (2020-) Orion (2014-) Boeing CST-100 Starliner (2019-) Dream Chaser (2023-) Starship HLS Lunar Gateway Missions Missions Mercury (1958-1963) Missions Gemini (1964-1966) Missions Apollo (1961-1972) Missions Skylab (1973-1979) Missions de navettes spatiale américaine (1981-2011) Expéditions de la Station spatiale internationale (1998-)
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Satellites d'application	Télécommunications Echo (1960–1964) Courier 1B (1960) Telstar 1 (1962) Relay (1962–1964) Syncom (1963–1964) Intelsat I (1965) Westar 1 (1974) Marisat (1976) Comstar (1976–1981) Satcom (1975–1992) TDRS (1983–2013) Iridium (depuis 1988) Orbcomm (depuis 1995) Globalstar (depuis 1998) OneWeb (depuis 2018) LeoSat (depuis 2019) Starlink (depuis 2019) Météorologie TIROS (depuis 1960) ESSA-1 (1966) SMS (1974–1975) GOES (depuis 1975) GeoXO (2032) Nimbus (1964–1978) NOAA POES (1998–2009) Suomi NPP (2013) CYGNSS (2016) JPSS (depuis 2017) Space Weather Follow On-Lagrange 1 (2025) QuickSounder (2026) Observation de la Terre Landsat (depuis 1972) DigitalGlobe (depuis 1997) OCO (2014) GeoCARB (2022) Precipitation Measuring Mission (2030) avec Japon AOS-Sky (2031) CRISTAL (2027) avec ESA Landsat Next Technologie SERT-1 (1964–1970) Applications Technology Satellite (1966–1974) EO-1 (2000) LCRD (2019) DART (2021) Restore-L (2021)
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Bases de lancement	Centre spatial Kennedy (1962-) Cap Canaveral (1949-) Vandenberg (1941-) Wallops Island (1945-) Pacific Spaceport Complex – Alaska (1998-) Mars (1995-) Spaceport America (2006-) Site d'essai balistique Ronald-Reagan (1945-) Starbase (2023-)
Établissements	NASA Lyndon B. Johnson Langley Marshall Neil A. Armstrong Flight Research Center JPL Ames su Glenn Goddard John C. Stennis Michoud White Sands Test Facility Deep Space Network
Programmes	En cours Artemis CCDeV CLPS COTS Discovery Earth Observing System NASA Earth Science Explorer Flagship Living With a Star Lunar Precursor Robotic New Frontiers NextSTEP SERT Passés Apollo Constellation (abandonné) Grands observatoires Grand Tour Mars Scout Mars Surveyor (1996–2001) New Millennium (1998–2006) Planetary Observer
Articles liés	NACA (1915–1958) National Aeronautics and Space Act X-15 X-33 Département de la Défense des États-Unis Insigne de mission spatiale NRO NGA NOAA Operationally Responsive Space Office Quindar tones Station spatiale analogique Scott Carpenter
La première date est celle du lancement du lancement (du premier lancement s'il y a plusieurs exemplaires). Lorsqu'elle existe la deuxième date indique la date de lancement du dernier exemplaire. Si d'autres exemplaires doivent lancés la deuxième date est remplacée par un -. Pour les engins spatiaux autres que les lanceurs les dates de fin de mission ne sont jamais fournies.

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