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New Horizons, une mission « Pluto » dingue…

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New Horizons, une mission « Pluto » dingue…

Aux confins du Système solaire… la première reconnaissance scientifique du système Pluton-Charon

Au terme d'un voyage de près de 5 milliards de kilomètres entamé en janvier 2006, la sonde New Horizons du programme d'exploration planétaire New Frontiers de la Nasa, s’apprête à survoler la plus célèbre des planètes naines, Pluton, et son principal satellite, Charon. Les données récoltées le 14 juillet prochain seront au centre de toutes les attentions. En particulier pour Tanguy Bertrand, actuellement en thèse sous la direction de Francois Forget, chargé de recherche CNRS au laboratoire de météorologie dynamique (LMD, CNRS/École polytechnique/UPMC/ENS Paris/École des ponts ParisTech).

 

Une image qui décrit le programme du flyby Choreography for New Horizons' flyby trajectory of the Pluto system has already been uploaded for maximum data collection. © NASA/APL

 

Les grandes missions interstellaires sont dignes d’une épopée historique.

Tanguy Bertrand. New Horizons lancée depuis la Floride a atteint l'orbite de la Lune en seulement 9 heures (alors 3 jours étaient nécessaires pour les missions Apollo) puis Jupiter en 13 mois (6 ans pour Galileo). Le passage près de Jupiter, en février 2007, a donné lieu à des observations scientifiques et l’assistance gravitationnelle a contribué à augmenter la vitesse de la sonde. Le voyage interplanétaire vers Pluton s’est poursuivi peu à peu entrecoupé de 18 périodes d'hibernation.

 

Le 14 juillet 2015, la sonde traversera le système Pluton-Charon à une vitesse de 14 km/s, survolant Pluton au plus près à seulement 12.500 km de distance et Charon à 28.800 km. Ainsi, New Horizons observera l’atmosphère et la surface de Pluton grâce à des occultations radios (densité et structure thermique de l’atmosphère), un spectromètre ultraviolet (composition et structure thermique de l'atmosphère par occultation solaire, recherche d'aérosols), une caméra visible haute résolution (géologie) et un spectromètre/spectro-imageur visible et proche infrarouge (cartographie des glaces et de la température de surface par analyse des raies proche-infrarouge).

 

Les autres satellites, Nix, Hydre, Kerbéros et Styx, découverts peu avant et après le départ de la sonde, feront même l'objet de quelques observations. L’objectif de ma thèse est de préparer l’exploration de Pluton par New Horizons, puis d’analyser et d’interpréter les observations de la composition atmosphérique, la structure thermique, les brumes, ainsi que la distribution des glaces à la surface et éventuellement la géologie qui en découle.

 

Quelles sont les différentes étapes ?

T. B. Ma première année de thèse m’a déjà permis de me familiariser avec le modèle de climat global (GCM) de Pluton construit au LMD, de le développer et de proposer des prédictions sur les observations de New Horizons. Il s'agit d'un modèle complexe qui décrit la circulation générale en intégrant un grand nombre d'équations dérivées des lois de la dynamique des fluides, la chimie et la physique, le tout à l'échelle globale de la planète.

 

Cette année, j'ai également développé la formation et le transport d’éventuelles brumes organiques dans ce modèle. En donnant les tendances de long terme en chaque point de grille, le modèle me permet d’évaluer si de telles brumes pourront être observées par la sonde, et si oui, de savoir où elles se déplacent et pourquoi. Un de mes prochains projets est d'inclure le cycle du CO et la formation de glace de CO à la surface dans le GCM. Mais ce sont surtout les données que va renvoyer la sonde qui vont définir les prochains développement du modèle, car il faudra analyser et interpréter ce qui sera observé.

 

Il va falloir s’armer de patience avant de pouvoir décortiquer et analyser les données.

T. B. En effet, avec un débit de l'ordre de 2.000 bits/s, le téléchargement vers la Terre de toutes les données recueillies durant le survol durera 16 mois pour s'achever en novembre 2016 (plasma et poussière puis images et données atmosphériques). À travers des collaborations avec l'équipe de New Horizons, nous allons pouvoir récupérer les données et travailler à leur interprétation ainsi qu’au développement et à l’amélioration du modèle. Nous ne sommes pas au bout de nos surprises tant il est difficile de prévoir les énigmes que nous aurons à résoudre, les nouveaux phénomènes que nous aurons à simuler, et les publications qui en découleront. J’espère pouvoir soutenir une thèse de référence sur la nature de l’atmosphère et des glaces de surface sur Pluton.

 

Qu’adviendra-t-il de la sonde à la fin 2016 ?

T. B. La sonde continuera ensuite son chemin au sein de la ceinture de Kuiper dans l'objectif de survoler un autre objet « transneptuniens », pour l'instant encore indéterminé. L’équipe de John Spencer a découvert deux cibles potentielles pour la suite de la mission. L'une d'elle, appelée 1110113Y (ou encore 2014 MU69 ou PT1 pour « potential target 1 ») pourrait être visitée en janvier 2019 (décision prise en août 2015) ; elle est située un milliard de km plus loin que Pluton (43UA). Fin 2015, la trajectoire de la sonde devra alors être modifiée. Une fois le survol d'un tel objet de la ceinture de Kuiper effectué, la mission prendra fin et New Horizons poursuivra sa route en direction de l'espace interstellaire. Comme les vaisseaux Pioneer et Voyager, la sonde échappera à la gravitation du Soleil et quittera à tout jamais notre Système solaire, sans espoir de retour.

Pour en savoir plus :

Laboratoire de météorologie dynamique (LMD, CNRS/École polytechnique/UPMC/ENS Paris/École des ponts ParisTech)Nouvelle fenêtre

 

Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (Lesia, CNRS/Observatoire de Paris/Université Paris Diderot/UPMC/UVSQ/Cnes)Nouvelle fenêtre

 

Les principaux acteurs français :

Francois Forget, chargé de recherche CNRS au LMD et Emmanuel Lellouch astronome au Lesia sont tous deux « Mission Collaborators » sur New Horizons et sont invités à participer au New Horizons Science Team meeting. Des collaborations (notamment avec Leslie Young, Deputy Project Scientist de New Horizons) ont été initiées et le LMD a aussi été invité officiellement par l’équipe REX a développé le GCM et contribué à l’analyse des données. Bernard Schmitt directeur de recherche CNRS à l’institut de planétologie et astrophysique de Grenoble (IPAG) est spécialiste de la spectroscopie des glaces. Bruno Sicardy professeur UPMC au Lesia étudie les occultations stellaires de Pluton.

 

Compte twitter New HorizonsNouvelle fenêtre

 

Countdown de New Horizons avec les dernières nouvellesNouvelle fenêtre

 

Planning des images qui vont être reçues et des conférences de presse qui vont avoir lieu la semaine du flybyNouvelle fenêtre

 

Site de simulation du flyby en 3D de PlutonNouvelle fenêtre

 

Le site de New HorizonsNouvelle fenêtre

 

Vidéo promotionnelle de la NASA pour la missionNouvelle fenêtre

 

Le site de la NASA où on peut suivre les derniers articles et voir les dernières images prises par la sondeNouvelle fenêtre

 

Une vidéo de la trajectoire de New HorizonsNouvelle fenêtre

 

NASA TV programmeNouvelle fenêtre

 

Pluton et ses satellites

Pluton est une planète naine, d'un diamètre d'environ 2.380 km +/- 25 et d'une température de surface moyenne de -230°C/-235°C. La journée sur Pluton dure 6,387 jours terrestres. Pluton est inclinée de 118 degrés par rapport à son mouvement autour du Soleil. Son satellite principal, Charon, a un diamètre estimé à environ 1.200 km. Charon a été découvert en 1978. Son diamètre est la moitié de celui de Pluton. Au cours de son mouvement autour de Pluton, Charon passe devant et derrière la planète. Ces éclipses et occultations, observées depuis 1985, ont permis de mesurer les diamètres de ces deux corps ainsi que leurs pouvoirs réflecteurs. Quatre autres satellites, Nix, Hydre, Kerbéros et Styx ont été découverts en 2005, 2011 et 2012.

 

La sonde New Horizons et les instruments embarqués

D'une masse de 478 kg, la sonde a emporté à son bord plusieurs instruments scientifiques (30 kg en tout) dont des spectromètres dans l'infrarouge et le visible, un imageur couleur et panchromatique et d'autres instruments capables de mesurer les particules chargées et la poussière environnante.

  • Alice, pour l’étude de la composition et de la structure de l'atmosphère
  • Ralph, pour l’étude de la morphologie et de la géologie de surface
  • Rex, pour la recherche d'atmosphère autour de Charon et d’autres planétoïdes et pour la mesure de la température et de la pression atmosphériques et la densité de l'ionosphère.
  • LORRI (Long Range Reconnaissance Imager) pour l’étude de la géologie et la prise d'images en haute résolution durant l'approche et le survol
  • SWAP (Solar Wind at Pluto) pour l’étude du vent solaire et de son interaction avec l'atmosphère de Pluton
  • PEPSSI (Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation), pour l’étude de la densité, la composition, la nature des particules à haute énergie et plasmas résultant de la partie de l'atmosphère de Pluton s'échappant vers l'espace.
  • SDC (Student Dust Counter), pour la mesure de la concentration des particules de poussière dans le Système solaire externe.



05/07/15