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Exploration du système saturnien

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Vue d'artiste de l'insertion de lasondeCassini-Huygens dans l'orbite de Saturne.
Saturne en vraies couleurs avec les lunes Téthys, Dioné et Rhéa photographiée par Voyager 2.

L'exploration deSaturne et de sessatellites à l'aide desondes spatiales débute en 1979 avec le survol de la planète parPioneer 11. Saturne, du fait de sa distance de la Terre et du Soleil, est une destination spatiale complexe qui nécessite un savoir-faire et des ressources financières que, jusque-là, seule l'agence spatialeaméricaine, laNASA, est parvenue à réunir. Jusqu'en 2017, quatre missions spatiales ont visité Saturne et ses satellites, dont une seule,Cassini-Huygens a pu mener des missions prolongées en se plaçant en orbite autour de la planète géante. En 2019 l'agence spatiale américaine a décidé de développer la missionDragonfly. Celle-ci devrait déposer en 2034 unaérobot à la surface deTitan.

Enjeux scientifiques

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Saturne est une planète très intéressante pour les scientifiques et planétologues puisque, quant à la taille, elle est la deuxième plus grande planète du système solaire et deuxième plus grande planète gazeuse. Elle est souvent appelée « sœur jumelle » de Jupiter (eu égard à sa taille). Par ailleurs celle-ci attire l'œil des scientifiques puisqu'elle est la seule planète ayant d'aussi grand anneau en taille et qui sont visibles depuis la Terre. Depuis le survol des autres planètes gazeuses par des sondes telles que Pioneer 10 ou Voyager 1 et 2 celle-ci ont pu découvrir que les autres planètes gazeuses ont elles aussi des anneaux certes beaucoup plus minces et très peu visible mais présent.

Saturne est aussi une planète ayant un système de planétoïdes très complexes de différentes tailles. Ces planétoïdes reconnaissable par Titan, Rhéa ou Japet font qu'elles permettent au scientifiques de se poser de nouvelles questions sur leur existence, de leur influence sur Saturne ou de leur composition.

Le système de Saturnien : lunes et anneaux.

Vitesse de lancement

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Pour parvenir à lancer une sonde spatiale vers une planète du système solaire mais, comme pour Saturne quand elle est aussi loin de la terre, la vitesse de départ doit être élevée : il faut en effet s'extraire de manière plus importante dupuits gravitationnel du système solaire et, compte tenu de la distance (Saturne est dix fois plus éloigné du Soleil que la Terre), il faut aller plus vite, pour que le temps de transit entre la Terre et Saturne ne soit pas trop grand donc atteindre unevitesse de libération de la Terre comme pour le Soleil. Mais cette vitesse élevée nécessite de freiner de manière plus importante à l'arrivée sur Saturne, si on souhaite s'insérer en orbite autour de la planète. Tous ces paramètres jouent sur la taille, la masse et la puissance dulanceur qui envoie la sonde spatiale dans l'espace. Pour gérer ces contraintes, les agences spatiales peuvent avoir recours à un lanceur plus puissant, avec un impact sur le coût, réduire la taille de la sonde spatiale, utiliser l'assistance gravitationnelle d'autres planètes pour gagner en vitesse (mais au prix d'un allongement du temps de transit) ou effectuer un simple survol, qui demande moins d'ergols qu'une insertion en orbite.

Énergie

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Pour fonctionner une sonde spatiale a besoin de disposer en permanence d'énergie. Les engins spatiaux développés récemment doivent disposer d'une puissance électrique comprise entre300 et 2 500 watts pour alimenter les ordinateurs embarqués, l'émetteur-récepteur radio, les moteurs, les instruments scientifiques, les radiateurs ainsi que de nombreux autres équipements. Il n'existe que deux sources possibles d'énergie pour un engin spatial interplanétaire : lespanneaux solaires et lesRTG qui reposent sur la désintégration d'un élément radioactif. Au niveau de l'orbite deSaturne, dix fois plus éloignée du Soleil que la Terre, une sonde spatiale reçoit100 (10x10) fois moins d'énergie solaire qu'au niveau de la Terre, par conséquent l'utilisation de panneau solaire n'est pas assez rentable pour faire fonctionner la sonde. La seule solution serait l'utilisation de RTG. Les sondes ayant visité le système saturnien, étaient toutes équipées de cette technologie. Cependant, seuls lesÉtats-Unis ont utilisé de cette technologie dans l'exploration spatiale, où elle utilise lesIsotopes du plutonium qui est pratiquement peu produit actuellement.

Distance entre la Terre et Saturne

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L'exploration des planètes externes du système solaire, telles que Saturne, présente de nombreuses difficultés supplémentaires par rapport aux planètes plus proches, comme Mars et Vénus, du fait de la distance et d'un milieu plus hostile. Donc la distance entre les opérateurs au sol et Saturne impose à la fois une grande autonomie des programmes tournant sur l'ordinateur embarqué et un système de communication à la fois puissant (taille de l'antenne, puissance en watts de l'émetteur) et précis (antenne grand gain). Cependant la distanceTerre -Saturne fait que les informations émissent par le centre spatial avec la sonde met à peu prèsh 12 min 5 s (vitesse de la lumière donc ondes utilisé pour les informations émises par le centre spatial entre la Terre et Saturne). Ce temps pour recevoir des informations pour une sonde est dû à la distanceSoleil -Saturne, en effet Saturne se trouve à1,43 milliard de kilomètres du Soleil avec uneaphélie de sonorbite pouvant atteindre1,50 milliard de kilomètres du Soleil.

Historique de l'exploration de Saturne par des missions spatiales

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Début 2020 quatre missions spatiales ont visité Saturne et ses satellites et une mission est en cours de préparation.

Liste des missions à destination des planètes externes
Synthèse des missions d'exploration des planètes externes du système solaire
Sonde spatialeAnnée
lancement
Objectifs principauxJupiterSaturneUranusNeptunePlutonAu-delà de PlutonStatut
Drapeau des États-UnisPioneer 101972Ceinture d'astéroïdes
Jupiter
Survol en 1973Distance max du Soleil : 67 UAMission achevée en 2003
Drapeau des États-UnisPioneer 111973SaturneSurvol en 19741979Mission achevée en 1995
Drapeau des États-UnisVoyager 11977Jupiter
Saturne
Titan
Survol en 19791980Distance Soleil > 136 UA (2016)En cours
Drapeau des États-UnisVoyager 21977Neptune
Uranus
Survol en 1979198119861989Distance Soleil > 112 UA(2016)En cours
Drapeau des États-UnisGalileo1989Jupiter et satellites galliléensOrbiteur (1995)Mission achevée en 2003
Drapeau des États-UnisUlysses1990SoleilSurvol en 1992Mission achevée en 2009
Drapeau des États-UnisDrapeau de l’Union européenneCassini–Huygens1997Saturne
Titan (sonde atmosphérique)
Survol en 2000En orbite depuis 2004Mission achevée en 2017
Drapeau des États-UnisNew Horizons2006Pluton et TNOSurvol en 20072015survol(486958) Arrokoth (2019)En cours
Drapeau des États-UnisJuno2011JupiterOrbiteur (2016)Fin prévue en 2021~
Missions en cours de développement
Drapeau de l’Union européenneJUICE2023Callisto
Europe
Ganymède
Orbiteur en 2030Fin prévue en 2033
Drapeau des États-UnisEuropa Clipper2025EuropeOrbiteur en 2031Fin prévue en 2034
Drapeau des États-UnisDragonfly2025TitanAérobot en 2034Fin prévue en 2037
Légende :Les missions sont des survols sauf signalé explicitement autrement, en vert les objectifs principaux de chaque mission
 

Pioneer 11 (survol)

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Article détaillé :Pioneer 11.
Les anneaux de Saturne photographiés par Pioneer 11.

L'exploration spatiale de Saturne débute avec le survol de la planète par la petite (256 kg au lancement) sonde spatialePioneer 11 lancée en 1973. La sonde spatiale atteintSaturne le, passant à 22 000 km du sommet des nuages. Les concepteurs de la mission avaient décidé que la sonde spatiale devait effectuer un test de la traversée des anneaux de Saturne en empruntant la future trajectoire dessondes spatiales Voyager pour s'assurer qu'il existait suffisamment d'espace entre les particules composant l'anneau. La traversée s'effectue sans encombre etPioneer 11 prend les premières photos rapprochées de la planète, découvre deux satellites et un anneau jusque-là inconnu (l'anneau F), étudie lamagnétosphère saturnienne et établit que la température sur le satelliteTitan est vraisemblablement trop basse pour permettre le développement d'une forme de vie, malgré la présence deméthane et de molécules organiques.

Voyager 1 (survol)

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Article connexe :Voyager 1.

Voyager 1 lancée en 1977 pénètre le 10 novembre 1980 au cœur du système planétaire deSaturne. Le jour suivant, la sonde effectue un survol très rapproché (6 940 km) de la luneTitan, un des corps célestes les plus intéressants du Système solaire. Les scientifiques savaient avant ce survol que Titan possède une atmosphère comportant duméthane et certains d'entre eux avaient émis l'hypothèse que des formes de vie avaient pu se développer dans cet environnement créé par l'effet de serre. Mais bien avant le rendez-vous avec la lune, les photos prises permettent de constater que Titan est entouré d'une couche de nuages continue, opaque enlumière visible qui ne permet pas de distinguer la surface. Les instruments IRIS et UVS sont utilisés pour déterminer les caractéristiques de l'atmosphère. Des traces d'éthylène et d'autreshydrocarbures sont détectées tandis qu'une température sans doute trop basse pour la vie est mesurée. Après ces observationsVoyager 1 survole le pôle sud de Saturne en passant à 124 000 km de son centre le 12 novembre 1980. Les anneaux et les autres satellites dont l'observation est programmée (Dioné,Mimas etRhéa) sont tous très proches de la planète géante puisque le survol doit durer, en tout, à peine dix heures : la plateforme orientable porteuse des principaux instruments scientifiques utilisés pour le recueil des données planétaires est programmée pour de rapides changements d'orientation à la limite de ses capacités mais parvient à exécuter les instructions pré-programmées[1].

  • Saturne à 5,3 millions de kilomètres.
    Saturne à5,3 millions de kilomètres.
  • Saturne en fausses couleurs.
    Saturne en fausses couleurs.
  • L'anneau F de Saturne.
    L'anneau F de Saturne.
  • Le satellite Mimas avec le cratère Herschel.
    Le satelliteMimas avec le cratère Herschel.

Voyager 2 (survol)

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Voyager 2, lancée en 1977, passe à 161 000 km du centre de la planèteSaturne le 26 août 1981, 9 mois aprèsVoyager 1. Les caméras deVoyager 2, plus sensibles que celles deVoyager 1, permettent de détecter de nombreuses configurations dans l'atmosphère de la planète. À l'aide de son instrumentation radio,Voyager 2 parvient à sonder les couches externes de l'atmosphère de lagéante gazeuse. Des températures, passant de82 kelvins au niveau de pression70 millibars à143 kelvins au niveau de pression1 200 millibars, sont mesurées. La sonde est dirigée de manière à pouvoir obtenir de meilleures vues des lunes queVoyager 1. Deux heures après être passée au plus près de Saturne, la plate-forme orientable supportant les instruments se bloque temporairement, entraînant l'annulation des mesures par l'ordinateur principal et la perte d'une quantité importante de données. 24 heures plus tard, le problème de plate-forme est résolu, mais la situation est définitivement rétablie 3 jours plus tard, après envoi d'instructions par les équipes au sol. La trajectoire retenue permet à la sonde d'utiliser l'assistance gravitationnelle de Saturne pour se diriger vers sa destination suivante :Uranus[2],[3].

  • Saturne en vraies couleurs avec les lunes Téthys, Dioné et Rhéa.
    Saturne en vraies couleurs avec les lunes Téthys, Dioné et Rhéa.
  • Encelade
    Encelade
  • La lune Titan.
    La lune Titan.
  • La lune Japet.
    La lune Japet.

Orbiteur Cassini-Huygens (survol et sonde atmosphérique)

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Cassini en cours d'assemblage.
Saturne et ses anneaux photographiés en 2004 par la sonde Cassini.
Spokes de l'anneau B.
Article connexe :Cassini-Huygens.

Cassini-Huygens reste, jusqu'à la fin de la décennie 2020, la seule mission à s'être placée en orbite autour de Saturne, et avoir pu mener une étude approfondie de son système.

Contexte

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En 1973, leCentre de recherche Ames de laNASA planche sur une mission vers Saturne, réutilisant les technologies développées pourPioneer Venus et la future sondeGalileo. En 1975, les autorités scientifiques[Note 1] recommandent l'envoi d'une sonde consacrée à l'étude de Saturne, ses anneaux et ses lunes, notammentTitan. Les observations depuis la Terre de cette lune, la deuxième du système solaire par la taille aprèsGanymède, ont permis de détecter la présence d'une atmosphère dans laquelle se trouvent des traces deméthane et sans doute d'hydrocarbures complexes, qui la font ressembler à laTerre primitive. Lecentre Ames commande une étude pour un engin d'exploration de Titan. Plusieurs types d'engins spatiaux sont envisagés, car on sait peu de choses des caractéristiques de l'atmosphère, et en particulier de sa densité. En 1976, le centreJPL de la NASA envisage dans le cadre de son programmePurple Pigeons l'envoi simultané d'unengin qui doit se poser en douceur à la surface de Titan, et d'unesonde qui doit se mettre en orbite autour de Saturne, préfiguration de la mission Cassini-Huygens. Cet ensemble doit être lancé depuis laNavette spatiale américaine, avec un étageCentaur chargé de lui donner l'impulsion lui permettant d'atteindre la planète Saturne. Pour la conception de l'atterrisseur, on part de l'hypothèse que l'atmosphère de Titan a une densité comprise entre 20 et 100 % de l'atmosphère terrestre, et on envisage un atterrissage à la surface de lacs d'hydrocarbures. Les résultats des survols du système de Saturne parVoyager 1 (1980) etVoyager 2 (1981) augmentent l'intérêt d'une mission dédiée à l'exploration de la planète géante. En ce qui concerne Titan, un des principaux objectifs du programme Voyager, les informations recueillies sont limitées, car la surface de la lune est entièrement masquée par une épaisse couche de nuages. Seuls un radar ou un atterrisseur pourraient percer cet obstacle. Par ailleurs, le survol du système saturnien par les sondes Voyager s'est fait à grande vitesse (30 km/s). Dans ces conditions, le recueil des données a été limité par la durée du survol, soit une quinzaine de jours, et a été limité par la trajectoire suivie. La NASA étudie dans ce contexte le lancement d'une sonde spatiale dérivée de Galileo, et emportant deux engins chargés d'étudier les atmosphères de Saturne et Titan[4].

Après avoir travaillé sur des projets séparés, la NASA et l'Agence spatiale européenne lancent, à la fin des années 1980, le développement d'une mission conjointe : la NASA développe l'orbiteur, et l'ESA l'atterrisseur qui doit se poser sur Titan. Les objectifs portent à la fois sur chacun des principaux corps célestes présents dans le système saturnien - Saturne, sesanneaux,Titan, les lunes glacées de Saturne et la magnétosphère de la planète géante - et sur les interactions entre ces différents composants[5].

Le projet frôle à plusieurs reprises l'annulation, à la suite des difficultés budgétaires de la NASA. Des mouvements écologistes tentent d'interdire le lancement de la sonde spatiale, à cause duplutonium embarqué pour alimenter en énergie la sonde spatiale. Finalement, la sonde spatiale est lancée, le 15 octobre 1997, par un lanceur lourdTitan IV-B. Cassini-Huygens se place en orbite autour de Saturne en 2004. En 2005, l'atterrisseur européenHuygens, après s'être détaché de la sonde mère, se pose à la surface de la luneTitan, et parvient à retransmettre des informations collectées durant la descente et après son atterrissage. L'orbiteur Cassini orbite depuis autour de Saturne, et poursuit l'étude scientifique de la planète géante, en profitant de ses passages à faible distance de sessatellites pour collecter des données détaillées sur ceux-ci. La mission, d'une durée initiale de 4 ans, a été prolongée à trois reprises : de 2008 à 2010 (Equinox mission), de 2010 à 2017 (Solstice Mission) et d'avril à septembre 2017 (Grand Finale). Il est prévu que la sonde spatiale s'écrase sur la planète Saturne à l'issue de cette dernière phase, le 15 septembre 2017, ce qui arriva bel et bien.

Cassini-Huygens est une mission particulièrement ambitieuse et coûteuse (3,26 milliards $), rattachée à ce titre auprogramme Flagship de la NASA. Avec une masse totale de 5,6 tonnes (dont 3,1 tonnes decarburant et 350 kg pour l'atterrisseur Huygens), il s'agit du plus gros engin spatial lancé vers les planètes externes. L'orbiteur Cassini embarque 12 instruments scientifiques, dont unradar, tandis que Huygens en emporte six. Cassini eststabilisé selon trois axes et son énergie est fournie par troisgénérateurs thermoélectriques à radioisotope utilisant duplutonium 238. La mission Cassini-Huygens a rempli tous ses objectifs scientifiques, en fournissant une moisson de données sur Saturne, samagnétosphère, sesanneaux,Titan et les autres lunes de la planète géante. Les caméras de l'orbiteur ont également fourni certaines des plus belles images dusystème solaire. Cassini a notamment permis d'obtenir les premières images détaillées dePhœbé, d'analyser en détail la structure desanneaux de Saturne, d'étudier Titan de manière approfondie et de découvrir une dizaine de nouvelleslunes de Saturne, de petite taille (moins de 10 km), portant le nombre total de satellites saturniens à 62 (nombre connu au1er mai 2014). La sonde a permis également de découvrir de nouveaux anneaux de Saturne.

Mission Dragonfly (lancement 2026)

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L'aérobotDragonfly à la surface deTitan (vue d'artiste).
Article connexe :Dragonfly (sonde spatiale).

La missionDragonfly est sélectionnée en juin 2019 pour devenir la quatrième mission duprogrammeNew Frontiers. Son objectif est l'étude deTitan, le plus grossatellite naturel de Saturne. La mission exploite la présence d'une atmosphère dense et d'unegravité relativement peu élevée : elle met en œuvre unaérobot de typeaérogire, qui effectuera de multiples vols de courte durée pour étudier la basse atmosphère et la surface de Titan. Ce drone hélicoptère de 450 kilogrammes est capable d'effectuer de courts vols en pilotage automatique de quelques dizaines de kilomètres avant de se poser pour recharger ses batteries, à l'aide d'ungénérateur thermoélectrique à radioisotope embarqué. Durant la phase de vol, le drone analyse la composition de l'atmosphère et établit le profil vertical de celle-ci. Lorsqu'il est au sol, il étudie la composition des matériaux organiques et des glaces de la surface, en utilisant unspectromètre de masse et un spectromètre gamma à neutrons actifs. Le drone dispose également d'instruments pour étudier la météorologie et effectuer des études sismiques. Sur le plan technique, il s'agit d'une mission particulièrement audacieuse car c'est le premier engin de ce type utilisé pour explorer un autre corps du système solaire. Il est prévu que Dragonfly décolle en 2026 et se pose sur Titan en 2034[6],[7].

Propositions de mission

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Titan Saturn System Mission

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Début 2008, la NASA et l'Agence spatiale européenne étudient conjointement une mission, baptiséeOuter Planet Flagship Mission, destinée à explorer les satellites glacés des planètes extérieures. Deux projets sont évalués :Europa Jupiter System Mission (EJSM), centrée sur l'étude de la lune Europe de Jupiter, etTitan Saturn System Mission (TSSM), à destination du système saturnien, et en particulier de Titan.

TSSM comprend trois engins spatiaux : unorbiteur américain et deux sondes d'exploration européennes, dont unemontgolfière, fournie par leCNES. et unatterrisseur, qui devrait se poser sur l'une des mers de méthane. La sonde spatiale doit utiliser l'assistance gravitationnelle pour atteindre le système de Saturne en neuf années. L'objectif est d'utiliser lafenêtre de lancement qui s'étend entre 2018 et 2022, et devrait permettre ainsi d'atteindre Saturne à la fin de l'année 2029. À l'arrivée, lasonde orbitale se mettra en orbite pendant deux années autour de Saturne, survolant les deux lunes (Titan et Encelade), respectivement 16 et 7 fois. L'objectif de cette première phase est l'étude, bien sûr, de Saturne, mais également ducryovolcanisme sur Encelade. La sonde, à l'issue de cette phase, se place en orbite autour de Titan, pour une durée de plusieurs années terrestres. Les deux sondes d'exploration sont alors larguées dans l'atmosphère de Titan. La montgolfière vole durant plus de six mois à 10 kilomètres d'altitude, pour analyser l'atmosphère (composition, température, pression, etc.), mais également prendre des images de la surface, avec une précision de 1 mètre. L’atterrisseur se pose, quant à lui, dans l'une des mers de méthane,Kraken Mare, à 72° de latitude nord. Ce sera alors la première sonde spatiale à se poser sur une surface liquide. Les données récoltées par ces deux sondes seront relayées vers laTerre à l'aide de la sonde orbitale.

En février 2009, les deux agences annoncent qu'elles ont décidé de développer en priorité EJSM. Par la suite EJSM est annulé, et le projet TSSM n'est plus évoqué.

  • TSSM : La sonde orbitale.
    TSSM : La sonde orbitale.
  • TSSM : La montgolfière.
    TSSM : La montgolfière.
  • TSSM : L'atterrisseur.
    TSSM : L'atterrisseur.

Programme Discovery : mission de 2016

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Titan Mare Explorer ouTiME est un projet de mission spatiale de typeatterrisseur proposé en 2011 dans le cadre duprogramme Discovery de l'agence spatialeaméricaine. Elle avait comme objectif l'étude deTitan, le plus grandsatellite de la planèteSaturne. Le projet passe le premier tour de sélection mais n'est finalement pas retenu. Cette mission aurait représenté la première exploration d'une mer extraterrestre.

Programme Discovery : mission de 2021

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Pour la13e mission duprogramme Discovery, sélectionnée en 2016 (lancement en 2021), la missionEnceladus Life Finder doit survoler la lune de SaturneEncélade, pour détecter des indices de vie dans les panaches de gaz libérés. Elle utilise des panneaux solaires de 43 mètres d'envergure[8].

ProgrammeNew Frontiers : propositions de mission soumises en 2017

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Saturn Probe

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Une première version de sonde spatiale, destinée à étudierin situ l'atmosphère de Saturne, avait été proposée lors de l'appel à propositions de 2011, resté sans suite. Saturn Probe était une mission detype orbiteur qui devait étudier avec précision l'atmosphère deSaturne, comme l'a en partie fait la missionGalileo pourJupiter. Elle aurait notamment pour but de déterminer l'abondance des gaz nobles et la structure de l'atmosphère de la planète. Parmi les nombreux instruments que la sonde devrait emporter se trouvaient unspectromètre de masse neutre (NMS), ainsi qu'un oscillateur ultra stable (USO)[9].

Lors du deuxième appel à propositions, lancé en 2017, une sonde atmosphérique, baptisée SPRITE (Saturn PRobe Interior and aTmosphere Explorer), reprend les mêmes objectifs. Il s'agit de répondre aux nombreuses questions que soulèvent la formation et l'évolution de Saturne, en mesurantin situ la composition de son atmosphère. Un des objectifs est de déterminer à quelle distance du Soleil Saturne s'est-elle formée, et quel rôle la planète géante a-t-elle joué dans la migration initiale des planètes géantes, d'abord vers une orbite plus proche du Soleil, puis plus éloignée de celui-ci (selon un des scénarios envisagés pour l'évolution du système solaire). SPRITE doit également mesurer la quantité d'hélium, pour expliquer pourquoi la température de l'atmosphère est supérieure à celle prédite par les modèles en vigueur. SPRITE comprend un engin spatial porteur, équipé d'une caméra fournissant le contexte de la progression de la sonde atmosphérique dans l'atmosphère de Saturne. Cette dernière, après avoir été larguée par son vaisseau mère, doit s'enfoncer dans l'atmosphère de Saturne et analyser, au cours de sa descente d'une durée de 90 minutes, la composition de l'atmosphère, sa température, sa pression, la vitesse des vents et la structure des nuages. Le vaisseau porteur relaiera ces données vers la Terre[10].

Étude d'Encelade : missions ELSAH et ELF

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Deux propositions de mission portent sur l'étude de la luneEncelade, qui présente la particularité d'abriter un océan souterrain dont les caractéristiques (température, composition) seraient favorables à l'émergence de formes de vie. Les instruments qui équipaient l'orbiteur Cassini ne permettaient pas de pousser les investigations. Ces deux sondes sont équipées d'instruments plus précis. Aucun détail n'est disponible sur la mission ELSAH (Enceladus Life Signatures and Habitability). La sonde spatiale ELF (Enceladus Life Finder) doit se placer sur une orbite de62 jours autour de Saturne, et effectuer10 survols rapprochés d'Encelade, en traversant à chaque passage le nuage de matière éjecté par les geysers situés au pôle sud de cette lune. La sonde spatiale est équipée de troisspectromètres de masse qui doivent permettre d'effectuer des analyses poussées de la composition des gaz éjectés, et déterminer si ceux ci contiennent des molécules organiques complexes précurseurs ou indices de formes de vie. ELF sera également équipée d'une caméra, qui devrait prendre des images spectaculaires de la surface. Profitant des avancées dans le domaine des cellules solaires, ELF utilisera despanneaux solaires pour produire l'énergie dont la sonde spatiale a besoin, malgré la faiblesse durayonnement solaire disponible au niveau de l'orbite de Saturne (100 fois plus faible qu'en orbite terrestre)[10].

Étude de Titan : missions Oceanus et Dragonfly

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Deux propositions de mission ambitieuses visent à étudier de près les caractéristiques de la luneTitan :Dragonfly qui a finalement été sélectionnée et est décrite plus haut et Oceanus. Oceanus doit se placer sur uneorbite basse autour de Titan, pour étudierin situ les processus de création des molécules organiques complexes dans les couches supérieures de l'atmosphère. La sonde spatiale est équipée d'unspectromètre de masse dont la sensibilité est dix fois supérieure à celle de l'instrument équipantCassini. L'objectif est de comprendre ces processus dominés par leméthane, qui ont sans doute également joué un rôle central dans l'évolution de l'atmosphère de la Terre, il y a3,5 milliards d'années. Oceanus dispose également d'une caméra pouvant réaliser des images de la surface de Titan, dans trois bandesinfrarouges, pour cartographier les accumulations de matières organiques sur le sol et comprendre comment celles-ci s'accumulent, sont transportées à la surface et sont érodées. La caméra doit également cartographier les régions recouvertes deglace d'eau. Un radar et une expérience de radio-science doivent permettre de déterminer la structure de la croute et de l'intérieur de la lune, ainsi que les caractéristiques de l'océan souterrain salé situé sous la surface glacée, notamment si celui-ci est au contact dunoyau rocheux de Titan, comme on le suppose sur Encelade. Oceanus est équipé depanneaux solaires[10].

Synthèse des projets à l'étude ou abandonnés

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Projets de mission à destination de Saturne et de ses lunes
ProjetAgence spatialeDate initialisation projetType missionObjectifStatut en 2017Date lancement prévueRemarquesRéférence
Titan Saturn System MissionDrapeau de l’Union européenneDrapeau des États-UnisESANASA2008Orbiteur / Montgolfière et atterrisseur (Titan)Étude des satelliteTitan etEnceladeProjet abandonné en 20092018
Titan Mare ExplorerDrapeau des États-UnisNASA2011atterrisseurÉtude des mers deTitanProjet non retenu en 20132018Proposé pour leprogramme Discovery
Enceladus Life FinderDrapeau des États-UnisNASA2015orbiteurÉtude d'EnceladeProjet non retenu en 20152018Proposé pour leprogramme DiscoveryNouvelle version proposée en 2017 (voir ci-dessous)
Saturn PRobe Interior and aTmospheric Explorer (SPRITE)Drapeau des États-UnisNASA2017sonde atmosphériqueÉtude de l'atmosphère de SaturneProjet non retenu en 20172025Proposé pour leprogramme New Frontiers en 2017
Enceladus Life Signatures and Habitability (ELSAH)Drapeau des États-UnisNASA2015orbiteur SaturneÉtude d'EnceladeProjet non retenu en 20172025Proposé pour leprogramme New Frontiers en 2017Analyse des matériaux éjectés par les geysers de la lune
Enceladus Life Finder (ELF)Drapeau des États-UnisNASA2015orbiteur SaturneÉtude d'EnceladeProjet non retenu en 20172025Proposé pour leprogramme New Frontiers en 2017Analyse des matériaux éjectés par les geysers de la lune lors de 10 survols
OCEANUSDrapeau des États-UnisNASA2015orbiteur TitanÉtude deTitanProjet non retenu en 20172025Proposé pour leprogramme New Frontiers en 2017Étude du cycle du méthane dans l'atmosphère, cartographie de la surface et sondage de l'intérieur

Notes et références

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Notes

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  1. Le Bureau des Sciences spatiales du Conseil National de la Recherche.

Références

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  1. (en) Paolo Ulivi et David M Harland,Robotic Exploration of the Solar System Part 1 The Golden Age 1957-1982, Chichester, Springer Praxis,, 534 p.(ISBN 978-0-387-49326-8),p. 363-382
  2. (en)NASA - Planetary Date System, « Voyager mission. », surPlanetary Rings Node,.
  3. (en) NASA - JPL, « Voyager : Saturn », surVoyager Web site,
  4. Ulivi et Harland 2012,p. 1-2
  5. (en) Dennis L.Matson, Linda J.Spilker, Jean-PierreLebretonet al., « The Cassini/Huygens mission to the saturnian system »,Space Science Reviews, Kluwer Academic Publishers,vol. 104,‎,p. 58(lire en ligne)
  6. (en) Ralph D.Lorenz, Elizabeth P.Turtle, Jason W.Barnes, Melissa G.Traineret al., « Dragonfly: A Rotorcraft Lander Concept for Scientific Exploration at Titan »,Johns Hopkins APL Technical Digest,‎,p. 1-14(lire en ligne)
  7. (en) Jason Davis, « NASA Greenlights Dragonfly, a Quadcopter Mission to Titan »,The Planetary Society,
  8. (en) J.I.Lunineet al., « Enceladus Life Finder : The search for life in a habitable moon »,46th Lunarand Planetary Science Conference (2015),‎(lire en ligne)
  9. (en)California Institute of Technology, « Scientific Value of a Saturn Atmospheric Probe Mission »(consulté le)
  10. ab etc(en) Van Kane, « Here's what we know about the 12 proposals for NASA's next New Frontiers mission »,The Planetary Society,

Bibliographie

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NASA
Description des missions spatiales et des projets de mission
Ouvrage de vulgarisation

Voir aussi

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Articles connexes

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Liens externes

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v ·m
Missions spatiales vers Saturne
Survols
SondeCassini.
Orbiteurs
Sonde atmosphérique
Missions en cours de développement
Projets à l'étude
Projets abandonnés
Voir aussiExploration du système saturnien -Saturne
Les dates indiquées sont celles de lancement.
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