Il y a 55 ans, le satellite Tournesol - Étudier le Soleil et l’hydrogène dans l’environnement terrestre

Des débuts de l’astronomie spatiale au D2A

L’astronomie spatiale française commence dès le début des années soixante à Hammaguir, la première base spatiale française, située dans le désert algérien. Les instruments sont à l’époque embarqués dans les pointes de la fusée-sonde Véronique. Initiée par le Service d’Aéronomie du CNRS, la première expérience d’astronomie spatiale porte sur la physique solaire. Elle consiste à utiliser un coronographe pour étudier le spectre ultraviolet de la couronne solaire. Préparée par le jeune astrophysicien Roger-Maurice Bonnet (aidé par Georges Courtès de l’Observatoire de Marseille), l’expérience est emmenée le 10 mai 1963 à 135 km d’altitude par Véronique AGI-V48. Malheureusement, un incident technique entraîne la perte de la pointe retombée au Maroc. D’autres expériences suivront avec plus ou moins de succès… Les expérimentations par fusée-sonde démontrent l’intérêt d’aller observer depuis l’espace, tout en soulignant les limites de cette technique qui offre un temps d’observation de quelques minutes seulement au-dessus de 80 km. L’idéal est donc d’embarquer les instruments dans un satellite artificiel. Ainsi, dès janvier 1964, alors qu’aucun satellite français n’a encore été placé sur orbite, Jacques Blamont, le directeur scientifique et technique du Centre national d’études spatiales (CNES), propose qu’un satellite soit consacré à l’astronomie solaire.

La conception du satellite

Après avoir lancé et testé avec succès en 1966-67 ses premiers satellites technologiques D1 (D1A Diapason, D1C Diadème 1 et D1D Diadème 2), le CNES développe la série D2, des satellites scientifiques dont les deux premiers (D2A) sont dédiés à l’astronomie solaire et à l’environnement de la Terre.

Ayant la forme d’un cylindre de 70 cm de diamètre, 80 cm de hauteur et 2,6 m d’envergure avec les panneaux solaires, les D2A ont une masse totale de 96 kg. Conçus sous la maîtrise d’œuvre du CNES, ils sont construits avec l’aide de plusieurs industriels, dont les principaux sont : Aerospatiale pour la structure, les panneaux solaires et antennes, télémesure, système de stabilisation ; Thomson-CSF pour le récepteur-duplexeur de télécommande ; Matra pour le contrôle d’attitude ; SAT pour le générateur solaire ; Electronique Marcel Dassault pour la mémoire de la télémesure, les convertisseurs d’alimentation, le séquenceur pyrotechnique ; etc. La durée de vie initiale est alors prévue pour six mois.

Les expériences

Concernant la partie scientifique, D2A embarque deux principaux instruments (spectrophotomètre, analyseur Lyman-alpha), afin d’effectuer cinq expériences élaborées sous la responsabilité du Service d’Aéronomie pour étudier le Soleil dans l’ultraviolet et la répartition de l’hydrogène autour de notre planète. Une sixième expérience, appelée « antisolaire », vise à observer à l’opposé du Soleil, pendant les périodes d’ombre de l’orbite, pour détecter l’intensité de l’émission Lyman-alpha des nébuleuses ayant une atmosphère d’hydrogène, de la voie lactée ou encore d’étoiles proches du plan de l’écliptique.

Afin que le satellite puisse effectuer correctement ses observations, il est pointé en permanence en direction du Soleil – d’où son nom Tournesol – avec une précision de l’ordre de 30’ d’arc et une dérive inférieure à 5’ arc / sec ; il tourne sur lui-même à la vitesse d’un tour par minute. Pour le contrôler, le satellite est équipé d’un système de stabilisation actif qui consiste en des micropropulseurs fonctionnant à l’azote, dont le principe consiste à détendre un gaz sous pression dans une tuyère, sans combustion. Les deux D2A sont ainsi les premiers satellites français équipés d’un tel système. Quant au second D2A, identique au premier, il doit être placé peu de temps après, mais sur une orbite différente, plus inclinée (75°), d’où son nom « Polaire ».

Tests et lancement

L’intégration de Tournesol débute en janvier 1970 et se termine en septembre. A la fin de l’année, il subit divers tests. Tous sont concluants. Le lancement est cependant repoussé de plusieurs mois en raison de problèmes techniques rencontrés avec le premier Diamant B le 10 mars 1970 : les vibrations du lanceur avaient entraîné la défaillance de la capsule technologique Mika.

Prévu en décembre 1970, Tournesol décolle finalement le 15 avril 1971. Diamant le place sur une orbite basse comprise entre 456 km (périgée) et 708 km (apogée), avec une inclinaison de 46,4°. Du 15 au 19 avril, 111 ordres sont transmis au satellite qui se stabilise correctement. Quant aux expériences scientifiques, elles sont mises en route du 16 au 19 avril. Toutefois, dès le 4 mai suivant, une défaillance touche l’enregistreur magnétique du satellite. Cela n’empêche cependant pas le déroulement de la mission pendant 27 mois, jusqu’au 2 juillet 1973.

Un beau bilan

Si Tournesol ne déclenche pas un déferlement médiatique, la presse spécialisée rend compte du succès de la mission (comme Air et Cosmos et Aviation Magazine). Celle-ci réalise avec une haute précision des cartes de l’émission Lyman-alpha de la chromosphère solaire, mais aussi des mesures de température du vent solaire, de la densité de l’hydrogène géo-coronal et des émissions interplanétaires. Tournesol confirme aussi l’existence d’aurores équatoriales terrestres (découvertes en avril 1972 lors de la mission lunaire Apollo 16). Enfin, il qualifie en vol la plateforme D2A, ouvrant la voie au développement de la version D2B avec Aura et Signe 3, lancés respectivement les 27 septembre 1975 et 17 juin 1977. Quant au jumeau Polaire, il ne pourra être placé sur orbite en raison de la défaillance du deuxième étage du lanceur Diamant B.

Laissons le dernier mot à Roger-Maurice Bonnet, pionnier de l’astronomie spatiale, qui nous a récemment quittés : « La contribution française à l’étude du Soleil à partir de l’espace a permis à notre pays de rejoindre le club américano-anglais qui formait alors le noyau de cette activité ».

Une version longue avec davantage de références est publiée dans « Espace & Temps » n°46 (avril 2026), le bulletin de l’Institut Français d’histoire de l’Espace.

Quelques références

- Un ouvrage général qui retrace les épisodes marquants de la conquête spatiale française : Soixante histoires d’espace en France, Pierre-François Mouriaux et Philippe Varnoteaux (sous la direction), Ginkgo, 2022

- Une étude : L’essor des recherches spatiales en France : des premières expériences scientifiques aux premiers satellites », collectif d’auteurs, IFHE Publications, 2001

- Deux articles : « Lancement de D-2A, huitième satellite français », Jacques Tiziou, in Aviation Magazine international, n°560, 15-30 avril 1971. « Septième succès du lanceur Diamant. Le satellite scientifique Tournesol mis sur orbite », Jacques Morisset, in Air & Cosmos n°385, 24 avril 1971.

Philippe Varnoteaux est docteur en histoire, spécialiste des débuts de l’exploration spatiale en France et auteur de plusieurs ouvrages de référence