La mission Cassini-Huygens : vers Saturne et Titan
La mission Pluto-Kuiper-Express : à la découverte de Pluton et
de Charon
Europa
Orbiter : projet d'exploration d'un satellite de Jupiter
Aujourd'hui, plusieurs missions sont en cours.
Mars est la principale destination de ces
missions, bien que Vénus (la mission Magellan entre 1990 et 1994), la Lune (Lunar
Prospector lancée en 1998) , le Soleil (Soho lancé en 1995) et Jupiter (Galileo en
mission depuis 1995), sont ou ont été les principales destinations des dernières
missions spatiales. Seules les planètes Mercure, Neptune et Uranus semblent un peu
délaissées par les missions spatiales en raison de leur constitution qui les rend peu
accessibles à l'homme.
Les prochaines grandes missions ont pour objectif
Saturne via son satellite Titan et Pluton, planète la plus éloignée du système solaire
et de ce fait, la plus méconnue.
Des noms des principaux observateurs de Saturne et de ses satellites, Jean-Dominique Cassini, qui découvrit la plus
large lacune sombre dans les anneaux brillants de Saturne en 1675, et Christiaan Huygens qui identifia les anneaux et
découvrit Titan en 1655, cette mission a pour but d'envoyer deux sondes explorer le
système saturnien et le plus gros satellite de Saturne, Titan, dont l'atmosphère
et la composition des roches pourraient être proches de celles de la Terre primitive.
Lancé par une fusée bi-étage Titan IV Centaur, le module orbital
Cassini, réalisé par les Etats-Unis,
sera placé en orbite autour de la planète géante pour une mission de 4 ans. Son
passager, la sonde Huygens réalisée par l'ESA, est un concentré de 350 kg de
technologie, pur produit de l'industrie européenne. Dès son arrivée dans la banlieue de
Saturne, Huygens se séparera de Cassini, pour plonger à la découverte de Titan, le plus
gros satellite saturnien, l'objet le plus étrange du système solaire. Ce sera pour
l'Europe la première mission interplanétaire avec rentrée atmosphérique.
Nombreux incidents
D'autres incidents
ont failli compromettre le lancement de Cassini-Huygens. A la suite de la fausse manoeuvre
d'un technicien, un flux d'air a arraché le revêtement des protections thermiques. Des
milliers de minuscules débris sont venus polluer la sonde au point que trois semaines de
ménage, 24 h sur 24, ont été nécessaires pour nettoyer l'ensemble. Quarante-huit
heures avant le lancement, un radar de poursuite est tombé en panne, une batterie de la
fusée a succombée à un court-circuit et une panne logiciel a immobilisé la tour de
service mobile.
Enfin et surtout, un problème logiciel a été découvert sur la sonde Cassini, 90
minutes seulement avant le départ, alors que les sécurités pyrotechniques venaient
d'être enlevées. Le compte à rebours a été stoppé 5 minutes avant la mise à feu,
avec pour explication officielle un vent d'altitude soufflant à une vitesse trop
élevée. Le lancement a été reporté de 48 heures, le temps de valider les corrections,
de les charger en mémoire, de refaire la vidange de l'étage Centaur et de reprendre à
zéro toute la procédure de mise à feu. Il semble en fait que le développement des
logiciels ne soient pas terminés. La NASA reconnaît qu'il faudrait dix-huit mois de
plus. L'Agence spatiale européenne (ESA) estime qu'il faudra le double de temps pour les
valider. Au fur et à mesure de leur réalisation, ils seront téléchargés sur la sonde
au cours de son trajet vers Saturne.
La mission 
Avec 3,5 milliards de kilomètres parcourus en 7 ans,
ce sera le plus lointain voyage jamais entrepris par un véhicule conçu en partie en
Europe. Mais pour parvenir à la lointaine planète Saturne, Cassini et son passager
Huygens devront acquérir un supplément de vitesse grâce à l'accélération
gravitationnelle que lui imprimeront les planètes survolées. Aussi, Cassini suivra-t-il
un chemin détourné qui le mènera à proximité de Vénus par deux fois, puis au
voisinage de la Terre et enfin aux abords de Jupiter qui lui donnera sa dernière
impulsion. Cette technique permet d'économiser l'équivalent de 75 tonnes de
carburant ou plusieurs dizaines d'années de voyage.
Tout au long
de son voyage, et jusqu'à la fin de sa mission prévue en 2008, Cassini sera suivi par le
DSN (Deep Space Network) de la NASA : un réseau d'antennes géantes (70 mètres de
diamètre) capable de détecter les faibles signaux qui nous parviendront. Le signal
radioélectrique que l'émetteur de Cassini nous enverra de la banlieue de Saturne sera
reçu sur Terre 1 heure et 20 minutes après.
L'étude de Titan 
Cassini-Huygens est une mission
entièrement dédiée à l'exploration du système saturnien et fait suite aux survols de
Saturne et de ses satellites par Pioneer 11 en 1979, Voyager 1 en 1980 et Voyager 2 en
1981, qui ont constitué les missions de reconnaissance. La planète géante livra alors
de nombreux secrets dont le plus extraordinaire fut la détection, par Voyager 1,
dans l'atmosphère de la lune Titan, de molécules organiques comme CH4
(méthane), de l'acide cyan- hydrique, C2H2 (acétylène), C2H6
(éthane), etc. : les premières briques de la vie !
Aujourd'hui,
les scientifiques pensent que Titan est une sorte de Terre primitive congelée qui
abriterait les ingrédients nécessaires au développement de la vie. En raison de la
température glaciale qui règne (-180°C), les processus conduisant à l'apparition de la
vie auraient été bloqués, et Titan conserverait une partie de la chimie prébiotique
qui, sur Terre, a permis l'émergence du vivant, et qui a ensuite totalement disparu.
Tout au long
de sa descente sous parachute, d'une durée de 2 heures environ dans une ambiance
glaciale (jusqu'à -200°C), les instruments de la sonde étudieront l'environnement.
L'instrument HASI s'attachera à mesurer les propriétés physiques et électriques de
l'atmosphère et cherchera à détecter d'éventuels éclairs d'orages. DISR prendra de
nombreuses images dans un large spectre et différentes directions. Quelques centaines de
mètres avant son impact au sol, un projecteur s'allumera pour améliorer les prises de
vue de la surface. De son côté ACP collectera à différentes altitudes les aérosols
pour analyser leur composition chimique. Enfin l'instrument DWE permettra la mesure de la
vitesse du vent par effet Doppler. Toutes les données scientifiques recueillies par la
sonde seront au fur et à mesure transmises à Cassini, que sa trajectoire laissera en
visibilité de la sonde.
L'exploration du Système Saturnien 
La délicate manoeuvre
d'insertion en orbite, obtenue grâce au freinage apporté par le moteur principal, est
prévue en juillet 2004. Commencera alors pour le module orbital Cassini une mission de
4 ans. Il effectuera une trentaine de survols proches de Titan (jusqu'à 950 km)
ainsi que de plusieurs autres satellites glacés de Saturne. Tout au long de ces
4 années, les 12 instruments étudieront en détail :
* les constituants des
atmosphères de Saturne et Titan et leur composition
* le champ magnétique et son
interaction avec le vent solaire, les anneaux et les satellites,
* la vitesse des vents et
leur direction,
* les variations jour/nuit de
l'ionosphère et les interactions avec le champ magnétique,
* les anneaux et la
" bousculade " des fragments de roche, pour tenter de comprendre la
formation des planètes dans le système solaire,
* les émissions
radioélectriques, telles que les décharges électrostatiques et les éclairs
atmosphériques,
* la structure interne et le
bilan radiatif, afin de comprendre pourquoi Saturne rayonne 79% de plus d'énergie qu'elle
n'en reçoit du Soleil.
Cassini imaginé aux abords de Saturne
Les principaux chiffres
de la mission
. Début du projet (sélection des
instruments scientifiques) : 1990.
. Lancement depuis le Kennedy Space Center le 13 octobre 1997.
. Durée du voyage Terre - Saturne : 7 ans avec survol de Vénus, de la Terre et Jupiter.
. Mise en orbite autour de Saturne en juillet 2004.
. Largage de la sonde Huygens le 6 novembre 2004 ; descente sur Titan le
27 novembre 2004 pour une mission de 2,5 heures.
. Fin de la mission nominale Cassini le 1er juillet 2008.
. Sonde Huygens :
masse 373 kg dont 100 kg pour le bouclier thermique et 43 kg pour les 6 instruments
scientifiques. Diamètre de la sonde 2,7 m. Réchauffage par pastilles au Plutonium (RHU)
de 30 W.
Liaison de télémesure via le module orbital par 2 émetteurs de 10 Watts/8 kbits/s.
Energie fournie par batterie (LiSO2).
. Module Orbital
Cassini : masse 5655 kg, incluant la sonde Huygens, les 3,132 kg de carburant (plus de
la moitié du poids) et 270 kg pour les 12 instruments scientifiques. Cassini mesure
6,8 m de haut et son antenne parabolique grand gain, dérivée des sondes Voyager,
possède un diamètre de 4 m. Puissance électrique 628 Watts fournie par trois
générateurs thermoélectriques au Plutonium (RTG).
©CNES
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La mission de cette sonde américaine serait de sonder à l'aide d'un radar l'épaisseur
de glace d'Europe, l'un des satellites de Jupiter, afin de vérifier la présence d'un
océan situé sous la croûte de glace à un km de profondeur. Son départ est prévu pour
novembre 2003.
Aucune sonde n'a encore approché la
neuvième planète du système solaire. La NASA, selon le programme "Ice and
Fire", devrait lancer en 2004 deux sondes lancées à six mois d'intervalle. Après
trois survols de Vénus, les deux sondes devraient se diriger vers Jupiter pour
bénéficier de son effet gravitationnel puis filer vers Pluton qu'elles atteindront en
2013 soit douze ans après leur lancement. La première sonde passera à 1500 km de
Pluton, à une vitesse de 15 km/s pour photographier en gros plan l'un de ses
hémisphères. La seconde sonde prendra des clichés de l'autre hémisphère six mois
après, à moins de 2000 km de distance. Une cartographie complète de la planète devrait
ainsi être obtenue. Après ce bref survol, les deux sondes poursuivront leur voyage en
direction de la Ceinture de Kuiper et de ses petits corps de glace d'une centaine de
kilomètres de diamère.
(Vision d'artiste)
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