New Horizons
par Vincent Mollet
publié le 28 novembre 2005, mis à jour le 13 juillet 2006
Bien qu'elle ait été découverte en 1930, la planète Pluton reste encore fort mystérieuse. Aucune sonde ne l'a survolée et, du fait de son éloignement et de sa petite taille, les plus puissants télescopes terrestres et spatiaux ne nous ont pas encore permis de distinguer précisément sa surface.
La sonde américaine New Horizons devrait nous aider à en savoir davantage sur ce petit monde glacé.
Après un long voyage interplanétaire, New Horizons doit en effet survoler Pluton et son satellite Charon, puis poursuivre sa route à travers la ceinture de Kuiper dont elle devrait observer de près l'un ou l'autre objet.
L'équipe scientifique de la mission souhaite atteindre Pluton le plus tôt possible, notamment afin de pouvoir en étudier l'atmosphère. Pluton avait atteint en 1989 son périhélie et elle s'éloigne à présent du Soleil. Or, son atmosphère serait justement due à la sublimation de la glace de sa surface, sous l'effet du Soleil. Pluton s'éloignant maintenant de ce dernier, elle devrait donc se refroidir et les scientifiques s'attendent à ce que la plus grande part de son atmosphère se condense et quitte l'état gazeux. Ils souhaitent donc l'atteindre avant que cela se produise.
New Horizons ne se placera pas en orbite autour de Pluton, non seulement pour pouvoir ensuite explorer la ceinture de Kuiper, mais aussi pour une raison d'ingénierie. En effet, pour atteindre Pluton en 9,5 ans, New Horizons doit voyager à grande vitesse. Si elle devait ensuite se placer en orbite autour de Pluton, il lui faudrait alors réduire très fortement sa vitesse, ce qui nécessiterait, d'après le site de la mission, plus de 1000 fois la quantité de carburant qu'elle peut transporter.
New Horizons devra vaincre d'importantes difficultés.
Les contraintes en matière de poids s'ajoutent à l'impossibilité d'utiliser l'énergie solaire (la sonde étant trop éloignée du Soleil) et à l'obligation de pouvoir fonctionner dans un environnement dont la température est très basse.
Par ailleurs, puisqu'il faut un temps assez considérable pour atteindre Pluton, cela signifie que la sonde et ses instruments doivent avoir des durées de vie importantes, dépassant la décennie...
Masse : 465 kg
Date de lancement : 19 janvier 2006
Lieu de lancement : Cape Canaveral Air Force Station (Floride, USA)
Lanceur : Lockheed Martin Atlas V (premier étage), Centaur (deuxième étage), STAR 48B (troisième étage)
Dimensions
New Horizons a la forme d'un triangle épais. Un cylindre contenant un générateur à isotopes radioactifs prolonge l'un des sommets du triangle (dans le même plan que ce dernier) et l'une des faces triangulaires de la sonde est surmontée d'une antenne circulaire de 2,5 m de diamètre.
Coût
A la date de rédaction de cet article, le coût prévu de la mission renseigné sur son site, incluant le lanceur et les opérations jusqu'au survol de Pluton et de Charon, est d'environ 650 millions de dollars américains.
Objectifs
- Déterminer de quoi sont composés Pluton et Charon et comment les matériaux qui les composent sont distribués à leur surface.
- Caractériser la géologie et la morphologie de Pluton et Charon. Déterminer à quoi ils ressemblent, vus de près.
- Caractériser l'atmosphère de Pluton.
- Rechercher une atmosphère autour de Charon.
- Cartographier les températures de surface sur Pluton et Charon.
- Rechercher des anneaux et des satellites additionnels autour de Pluton.
- Conduire des investigations similaires à propos d'un ou plusieurs objets de la ceinture de Kuiper.
Déroulement prévu de la mission
La première fenêtre de lancement de New Horizons s'ouvrait le 11 janvier 2006 et se fermait le 14 février 2006. La sonde ayant été lancée durant les 23 premiers jours de cette fenêtre, la trajectoire qu'elle suit passe à proximité de la planète Jupiter, dont la gravité devrait l'aider à atteindre ensuite Pluton.
En cas de lancement durant les 12 derniers jours de cette première fenêtre de tir, par contre, la sonde aurait suivi une trajectoire directe vers Pluton.
Une seconde fenêtre de lancement existait : du 2 février au 15 février 2007. Si New Horizons avait été lancée durant cette seconde fenêtre, elle aurait suivi une trajectoire directe vers Pluton, qu'elle aurait atteinte alors vers 2019-2020.
Le lancement ayant eu lieu le 19 janvier 2006, le déroulement de la mission devrait être le suivant :
- Croisière initiale :
Durant les 13 premiers mois suivant le lancement, les instruments seront vérifiés et calibrés. Des manoeuvres de correction de trajectoire et des répétitions du survol de Jupiter seront effectuées.
- Survol de Jupiter :
New Horizons devrait passer à son point le plus proche de Jupiter entre le 25 février 2007 et le 2 mars 2007. Elle sera alors 3 à 4 fois plus près de la planète géante que ne l'avait été la sonde Cassini (qui survola Jupiter en décembre 2000, au cours de son voyage vers Saturne).
La sonde profiterait de l'occasion pour effectuer des observations scientifiques de Jupiter. Elle pourrait ainsi en étudier la météorologie, les aurores, la magnétosphère... Des études de la surface, de la composition et de l'atmosphère de satellites de Jupiter sont également envisageables, de même que le survol à faible distance d'un petit satellite jovien.
- Croisière interplanétaire :
Durant les 8 ans que durera encore le trajet vers Pluton, auront lieu des vérifications et calibrages des instruments, des manoeuvres de correction de trajectoire et des répétitions du survol de Pluton.
- Survol de Pluton :
Le moment de ce survol dépendait de la date de lancement. New Horizons passant par Jupiter pour bénéficier de son assistance gravitationnelle, la sonde effectuera son survol de Pluton vers juillet 2015. En cas de trajet direct, par contre, sans survol de Jupiter, New Horizons aurait atteint Pluton vers 2018-2020.
New Horizons passera à 10000 km environ de Pluton et 27000 km de Charon.
- Mission étendue :
Un ou plusieurs survols d'objets de la ceinture de Kuiper sont prévus ensuite, vers 2016-2020.
Il faut noter que ces objets ne sont pas encore sélectionnés et ne le seront qu'en cours de mission.
Energie
En raison de la très grande distance qui la séparera du Soleil, New Horizons ne pourra pas être approvisionnée en énergie par des panneaux solaires. Elle est par contre munie d'un générateur à isotopes radioactifs qui utilise la chaleur produite par la décroissance radioactive du dioxyde de plutonium pour produire de l'électricité.
Moteurs
New Horizons est équipée de 16 propulseurs à hydrazine qui lui permettront de modifier son orientation et sa trajectoire.
Instruments scientifiques
Ralph
Les objectifs principaux de Ralph sont d'obtenir des cartes en couleur et à haute résolution des surfaces de Pluton et Charon, ainsi que de déterminer leur composition. Il travaillera dans les domaines de la lumière visible et des rayons infrarouges et sera utilisé pour cartographier la distribution du méthane (CH4), de l'azote moléculaire (N2), du monoxyde de carbone (CO) et de l'eau (H2O) à la surface de Pluton et la distribution de l'eau à la surface de Charon.
Alice
Ce spectromètre travaillant dans le domaine de l'ultraviolet analysera la composition de l'atmosphère de Pluton.
Il séparera les différentes longueurs d'onde de la lumière et produira une image de sa cible à chaque longueur d'onde. Alice observera notamment le Soleil à travers l'atmosphère de Pluton.
REX
Cet instrument analysera la composition de l'atmosphère de Pluton en observant l'influence de celle-ci sur les ondes radio envoyées, depuis la Terre, à destination de la sonde.
REX mesurera également les ondes radio provenant de Pluton elle-même. Il permettra de calculer la température de la face non-éclairée de Pluton.
LORRI - Long Range Reconnaissance Imager
Cet instrument prendra des photos à haute résolution de Pluton.
SWAP - Solar Wind Analyzer around Pluto
SWAP s'intéressera aux particules chargées électriquement provenant du vent solaire à proximité de Pluton pour déterminer si cette planète possède une magnétosphère et à quelle vitesse son atmosphère s'échappe.
PEPSSI - Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation
PEPSSI recherchera des atomes électriquement neutres s'échappant de l'atmosphère de Pluton et s'ionisant sous l'effet du vent solaire.
VBSDC - Venetia Burney Student Dust Counter (ou Venetia)
Cet instrument comptera et mesurera les tailles des particules de poussière rencontrées tout au long de la trajectoire de New Horizons. Il est géré et a été construit principalement par des étudiants de l'Université du Colorado, sous la supervision de scientifiques professionnels du domaine spatial.
Précédemment appelé Student Dust Counter, cet instrument a reçu son nouveau nom en l'honneur de Venetia Burney Phair qui suggéra le nom de Pluton lors de la découverte de cette planète.
