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Mission Cassini-Huygens
Cassini-Huygens

Vue d'artiste de l'insertion de la sonde Cassini-Huygens dans l'orbite de Saturne
Vue d'artiste de l'insertion de la sonde Cassini-Huygens dans l'orbite de Saturne

Caractéristiques
Organisation NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est l'agence gouvernementale responsable du programme spatial des États-Unis...) (Cassini), ESA (Huygens)
Masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation (la masse...) 2 150 kg (Cassini)
350 kg (Huygens)
Lancement 15 octobre 1997 à 08:43 UTC
Orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la...)
Description Trajet interplanétaire (1997-2004)
Orbite saturnienne (depuis 2004)

La mission Cassini-Huygens (La mission Cassini-Huygens est une mission spatiale automatique réalisée en collaboration par le Jet Propulsion Laboratory (JPL), l'Agence spatiale européenne (ESA) et...) est une mission spatiale automatique (L'automatique fait partie des sciences de l'ingénieur. Cette discipline traite de la modélisation, de l'analyse, de la commande et, de la régulation des systèmes dynamiques. Elle a pour fondements théoriques les mathématiques, la théorie...) réalisée en collaboration par le Jet Propulsion Laboratory (Le Jet Propulsion Laboratory (JPL), basé à Pasadena aux États-Unis, est une joint-venture entre la NASA et le Caltech qui est chargé de la construction et de la supervision des vols non-habités de la NASA.) (JPL), l'Agence spatiale européenne (L’Agence spatiale européenne (ASE) (en anglais European Space Agency : ESA) est une agence spatiale intergouvernementale fondée le 31 mai 1975. Elle est chargée de la coordination des...) (ESA) et l'Agence spatiale italienne (L'Agence spatiale italienne (en italien Agenzia Spaziale Italiana ou ASI ) a été créée en 1988 pour promouvoir, coordonner et diriger les activités spatiales...) (ASI). Son objectif est l'étude de la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en...) Saturne et de plusieurs de ses satellites, dont Titan (Cliquez sur l'image pour une description). La sonde spatiale (Une sonde spatiale est un vaisseau spatial non habité envoyé par l'homme pour étudier à plus ou moins grande distance les corps célestes se trouvant dans le système solaire (planète, lune, comète,...) Cassini-Huygens, composée de l'orbiteur (Dans le domaine de l'astronautique, un orbiteur est un vaisseau satellisé autour d'une planète. Plus précisément, il est utilisé pour désigner :) Cassini (La mission Cassini-Huygens est une mission spatiale automatique réalisée en collaboration par le Jet Propulsion Laboratory (JPL), l'Agence spatiale européenne (ESA) et...) et du module Huygens doit se placer en orbite autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres...) de la planète. Huygens a pour objectif d'atterrir sur le satellite (Satellite peut faire référence à :) Titan.

Le nom de la mission est un hommage à Jean-Dominique Cassini, astronome (Un astronome est un scientifique spécialisé dans l'étude de l'astronomie.) français d'origine italienne (Italienne est le nom communément utilisé pour le cordage servant a manœuvrer un enrouleur. Il s'enroule sur un tambour quand on déroule la voile, et on tire dessus pour...) du XVIIe siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui signifiait race, génération. Il a ensuite indiqué la durée...) à l'origine d'observations fondamentales concernant Saturne, et à Christiaan Huygens, astronome néerlandais du même siècle, qui a découvert Titan. [1]

Présentation

Autre vue d'artiste de Cassini-Huygens en orbite autour de Saturne
Autre vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) d'artiste (Est communément appelée artiste toute personne exerçant l'un des métiers ou activités suivantes :) de Cassini-Huygens en orbite autour de Saturne

La mission Cassini-Huygens est une mission conjointe de la NASA, de l'Agence spatiale (Une agence spatiale est un organisme d'État ayant pour but d'étudier l'Espace et de développer et gérer des programmes spatiaux) européenne et de l'Agence spatiale italienne dont le but principal est d'explorer Saturne et ses satellites, en particulier Titan. L'idée de cette mission remonte à 1982. La durée totale de la mission est estimée à 11 ans, du lancement le 15 octobre 1997 jusqu'en 2008.

La sonde Cassini-Huygens (La mission Cassini-Huygens est une mission spatiale automatique réalisée en collaboration par le Jet Propulsion Laboratory (JPL), l'Agence spatiale européenne (ESA) et l'Agence spatiale...) est composée de l'orbiteur Cassini, équipée au total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme. Exemple : "Le total des dettes". ...) de 12 instruments, et de l'atterrisseur (Un atterrisseur (lander en anglais) désigne en dans le domaine de l'astronautique un engin spatial embarqué dans un véhicule spatial destiné à se poser sur la...) Huygens, équipé de 6 instruments. Début 2004, la sonde (Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des objets du système solaire et, pour certaines, l'espace qui est au-delà. Cela couvre...) est entrée en orbite autour de Saturne et le 14 janvier 2005, Huygens s'est posé sur Titan.

La mission Cassini-Huygens a notamment déjà permis d'avoir les premières images détaillées de Phœbé, d'étudier en détails la structure des anneaux de Saturne (Les anneaux de Saturne sont les anneaux planétaires les plus importants du système solaire, situés autour de la géante gazeuse Saturne. Constitués d'innombrables particules de glace et de poussière dont la taille...), d'étudier Titan de manière approfondie et de découvrir deux nouvelles lunes de Saturne. [2]

Objectifs

Les objectifs principaux [3] [4] de la mission sont :

  • déterminer la structure en 3D et la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) du comportement des anneaux de Saturne ;
  • déterminer la composition de la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec sa mesure, sa...) des satellites et leur histoire géologique ;
  • déterminer la nature et l'origine de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide,...) sombre présente sur Japet ;
  • mesurer la structure en 3D et le comportement de la magnétosphère (La magnétosphère est la région entourant un objet céleste dans lequel les phénomènes physiques sont dominés ou organisés par son champ magnétique.) de Saturne ;
  • étudier la dynamique du comportement de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) de Saturne au niveau de ses nuages ;
  • étudier le comportement météorologique de Titan ;
  • étudier la surface de Titan.

Origine du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité de contribution, et...)

L'origine du projet [5] remonte à 1982, quand des scientifiques de la Fondation européenne de la science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on tient pour vrai au sens large....) et de la National Academy of Sciences (États-Unis) eurent l'idée d'envoyer vers Saturne une mission comportant à la fois un orbiteur et un atterrisseur. En 1983, le projet fut soutenu par la NASA qui faisait les mêmes recommandations. De 1984 à 1985, la NASA et l'ESA menèrent des études conjointes sur le projet. L'ESA continuait seule les études sur le projet en 1986, alors qu'en 1987, l'astronaute (Un astronaute est le nom donné à une personne qui voyage ou ayant voyagé dans l'espace. Le terme désigne généralement un professionnel, pilote ou passager d'un véhicule spatial....) Sally Ride (Une ride est un pli dans la surface de la peau. C'est une cassure cutanée due à un affaissement des structures dermiques provoqué par la disparition progressive de deux protéines:) défendait l'idée dans un rapport.

En 1988, Len Fisk, un administrateur de la NASA se ralliait à l'idée d'une mission commune entre la NASA et l'ESA. Il écrivit à son homologue de l'ESA, Roger Bonnet, en lui recommandant fortement de choisir la mission Cassini parmi les trois choix qui s'offrait à lui, en disant que la NASA s'engagerait dans le projet dès que l'ESA le ferait.

À cette époque, la NASA devenait sensible au sentiment grandissant au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du torse d'un animal, et en particulier...) de l'ESA que la NASA ne considérait pas les Européens comme des égaux. Les officiels de la NASA et leurs conseillers décidèrent de s'impliquer dans la mission Cassini-Huygens pour corriger ce sentiment, prêts à partager les bénéfices scientifiques et technologiques de la mission. Cette initiative fut en partie influencée par la coopération de plus en plus étroite que les Européens entretenaient avec l'Union soviétique en matière spatiale, plus étroite que celle qu'ils entretenaient avec la NASA.

Ces considérations permirent non seulement d'améliorer la collaboration entre l'ESA et la NASA, mais aussi de défendre le projet auprès du Congrès états-unien et, à partir de 1994, il était sur les rails.

La sonde

Pesant 5 650 kg (poids au lancement), elle est composée de deux modules :

  • Cassini elle-même, destinée à l'exploration (L'exploration est le fait de chercher avec l'intention de découvrir quelque chose d'inconnu.) du système planétaire (Un planétaire désigne un ensemble mécanique mobile, figurant le système solaire (le Soleil et ses planètes) en tout ou partie. Généralement les astres...) de Saturne ;
  • Huygens, un module destiné à pénétrer dans l'atmosphère de Titan, le plus gros satellite (Satellite peut faire référence à :) de Saturne, et à s'y poser.

Module Cassini

Modèle 3D de la sonde Cassini-Huygens créé par le JPL
Modèle 3D de la sonde Cassini-Huygens créé par le JPL

La sonde Cassini [6] a été réalisée par le JPL en collaboration avec l'ESA (pour le module de relais de Huygens : le PSE ou Probe Support Equipment) et l'ASI (pour l'antenne (En radioélectricité, une antenne est un dispositif permettant de rayonner (émetteur) ou de capter (récepteur) les ondes électromagnétiques.) de communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine...) à haut gain). La sonde a été nommée d'après l'astronome Jean-Dominique Cassini, qui a étudié les anneaux de Saturne en détail et découvert certaines des principales lunes de la planète géante (Une étoile géante est une étoile de classe de luminosité II ou III. Dans le diagramme de Hertzsprung-Russell, les géantes forment deux branches au-dessus de la séquence principale. Elles se situent...) (Japet, Rhéa, Téthys et Dioné).

La sonde arrivée en juin 2004 aux abords de Saturne, y commence son programme de 4 années par la visite de Phœbé, la lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du système solaire avec un diamètre de 3 474 km. La distance moyenne séparant la...) la plus distante de Saturne connue, le 11 juin 2004. L'insertion dans l'orbite saturnienne a eu lieu le 1er juillet 2004 par un ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout », comme...) de manœuvres l'amenant à traverser les anneaux de Saturne (entre les anneaux F et G) et à s'approcher à environ 18 000 km de Saturne (soit 0,3 fois le rayon de Saturne), ce qui ne se reproduira plus durant l'ensemble de la durée de la mission.

La mission elle-même comprend 74 orbites autour de la planète géante, incluant 44 survols de Titan, ainsi que de nombreux survols des autres lunes de Saturne.

Module Huygens

La sonde Huygens. Cette photo permet d'avoir une idée de sa taille
La sonde Huygens. Cette photo permet d'avoir une idée de sa taille

Cassini sert également au transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de...) de Huygens[7] un module d'exploration de 318 kilogrammes (Le kilogramme (symbole kg) est l’unité de masse du Système international d'unités (SI).) destiné à pénétrer dans l'atmosphère de Titan, la plus grosse lune de Saturne et, après Ganymède, la deuxième plus grosse lune du système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis gravitant...), dont la composition comprend peut-être des hydrocarbures et autres molécules à l'origine de la vie (La vie est le nom donné :). Le module, réalisé par l'ESA, a été baptisé d'après l'astronome Christiaan Huygens, qui a découvert le satellite en 1655.

Isolant thermique multicouche de Huygens
Isolant (Un isolant est un matériau qui permet d'empêcher les échanges d'énergie entre deux systèmes. On distingue : les isolants électriques, les isolants thermiques, les...) thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur suivant...) multicouche de Huygens

Huygens a été libéré par Cassini le 25 décembre 2004 pour un voyage (Un voyage est un déplacement effectué vers un point plus ou moins éloigné dans un but personnel (tourisme) ou professionnel (affaires). Le voyage s'est considérablement développé et...) de vingt-deux jours vers Titan. La sonde s'est posée, comme prévu, le 14 janvier 2005 à la surface de Titan et a transmis les premières photos. Ces premières photos révèlent une géologie active, comme sur Io faisant de Titan un satellite exceptionnel dans notre système solaire. Les six instruments à bord de Huygens permettront de connaître les détails de la composition chimique de l'atmosphère, puis de la surface elle-même. La sonde continuera d'émettre (à un débit (Un débit permet de mesurer le flux d'une quantité relative à une unité de temps au travers d'une surface quelconque.) d'environ 8 kbits/s) jusqu'à épuisement de ses batteries ou quand Cassini, qui sert de relais en direction de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande...), sera hors de portée de réception. La durée attendue de la mission est de l'ordre de deux heures à deux heures et demie, à partir de l'insertion dans l'atmosphère de Titan. Huygens sera le premier objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et...) réalisé par l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par distinction, l'homme prépubère est appelé un garçon, tandis...) à se poser sur un corps céleste du système solaire extérieur (au-delà de la ceinture d'astéroïdes).

Huygens est composé de deux modules, l'Entry Assembly (ENA) et le Descent Module (DM). Le premier assure le transport du second depuis la séparation (D'une manière générale, le mot séparation désigne une action consistant à séparer quelque chose ou son résultat. Plus particulièrement il est employé dans...) de Cassini jusqu'à Titan, sert de protection thermique (La protection thermique, dans le domaine de l'astronautique, est l'ensemble des dispositifs utilisés pour éviter qu'un corps soit soumis à des variations...) lors de l'insertion dans l'atmosphère de Titan, et ralentit la sonde par ses parachutes jusqu'à la libération du Descent Module. Celui-ci contient toute l'instrumentation (Le mot instrumentation est employé dans plusieurs domaines :) scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.) ainsi que ses propres parachutes pour la descente et les contrôles d'orientation (Au sens littéral, l'orientation désigne ou matérialise la direction de l'Orient (lever du soleil à l'équinoxe) et des points cardinaux (nord de la boussole) ;) de la sonde.

Une maquette à l'échelle de la sonde
Une maquette à l'échelle de la sonde

L'instrumentation de Huygens [8] située dans le Descent Module comprend les instruments suivants :

  • Huygens Atmospheric Structure Instrument (HASI)
  • Doppler Wind Experiment (DWE)
  • Descent Imager/Spectral Radiometer (DISR)
  • Aerosol Collector and Pyrolyser (ACP)
  • Gas Chromatograph and Mass Spectrometer (GCMS)
  • Surface Science Package (SSP)

Chronologie

Lancement et voyage

Lancement de la sonde Cassini-Huygens le 15 octobre 1997 à Cap Canaveral par la fusée Titan-IVB/Centaur
Lancement de la sonde Cassini-Huygens le 15 octobre 1997 à Cap Canaveral (Cap Canaveral est une base de lancement américaine située en Floride (28°27′ de latitude Nord et 80°32′ de longitude Ouest) créée en 1959. C'est une zone militaire. Le nom...) par la fusée (Fusée peut faire référence à :) Titan-IVB/Centaur

La sonde a été lancée [9] le 15 octobre 1997 à 8 h 43 UTC de Cap Canaveral, États-Unis, sur une fusée Titan-IVB/Centaur de l'armée de l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de pressuriser les cabines des avions et autres...) des États-Unis.

Le voyage vers Saturne a été effectué en utilisant à quatre reprises l'assistance gravitationnelle : [10]

  • Vénus le 27 avril 1998
  • de nouveau Vénus le 24 juin 1999
  • la Terre le 18 août 1999
  • Jupiter le 30 décembre 2000

La sonde est arrivée en orbite autour de Saturne, comme prévu, le 1er juillet 2004. À compter de cette date, la durée nominale de la mission de la sonde Cassini est de quatre ans, jusqu'au 1er juillet 2008. Mais si tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) va bien, cette mission pourrait durer jusqu'à six ans.

Le budget (Un budget est un document comptable prévisionnel distinguant les recettes et les dépenses.) total de la mission est 3,26 milliards de dollars, dont :

  • 1,4 milliard (Un milliard (1 000 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf millions neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent...) de dollars pour le développement du projet ;
  • 704 millions de dollars pour la mission en elle-même ;
  • 422 millions de dollars pour le lancement ;
  • 54 millions de dollars pour le suivi de la sonde.

Les États-Unis y ont contribué pour 2,6 milliards de dollars, l'ESA pour 500 millions et l'ASI pour 160 millions.

250 scientifiques sont mobilisés pour la mission.

La sonde est équipée pour réaliser 27 types d'investigations différentes. Cassini est équipé de 12 instruments et Huygens de 6, lesdits instruments ayant souvent des fonctions multiples.

Trajet

La trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et notamment par son centre de gravité.) de la sonde [11] Cassini-Huygens utilise l'assistance gravitationnelle (L'assistance gravitationnelle, dans le domaine de l'astronautique, est l'utilisation de l'effet du champ gravitationnel d'un corps céleste sur le vecteur vitesse d'un engin spatial, lorsque la trajectoire a été prévue pour en tirer...)[12] en passant dans l'orbite de Vénus, de la Terre et de Jupiter, afin d'obtenir une vitesse (On distingue :) suffisante pour atteindre Saturne. Elle a parcouru 3,5 milliards de kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en 1/299 792 458...) pour atteindre Saturne. [13]

Représentation schématique de la trajectoire de la sonde Cassini-Huygens durant son voyage vers Saturne
Représentation schématique de la trajectoire de la sonde Cassini-Huygens durant son voyage vers Saturne

Voici les étapes permettant de reconstituer la trajectoire de la sonde :

  • Lancement : Fenêtre de tir (Cet article ou cette section doit être recyclé. Sa qualité devrait être largement améliorée en le réorganisant et en le clarifiant. L'utilisateur qui appose ce bandeau est invité à énoncer les...) du 6 octobre au 15 novembre 1997. Le lancement est repoussé deux fois, la première fois à cause du système de refroidissement et la deuxième à cause du système informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine d'activité scientifique, technique et industriel en rapport avec le traitement automatique de l'information par des...). Le lancement a finalement lieu le 15 octobre 1997 à 04h43 heure (L'heure est une unité de mesure  :) locale (08h43 temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) universel).
  • Entrée dans une orbite de transfert (Une orbite de transfert, dans le domaine de l'astronautique, est l'orbite sur laquelle est placé temporairement un véhicule spatial entre une orbite initiale, ou la trajectoire de lancement, et une orbite visée.) de Vénus. Survol de Vénus le 26 avril 1998 à une vitesse de 11,7 km/s et à une altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et biogéographique qui explique la répartition de la vie sur terre.) de seulement 300 km.
  • Correction de trajectoire le 3 décembre 1998.
  • Entrée dans une orbite de transfert de Vénus. Survol de Vénus le 24 juin 1999 à une vitesse de 13,6 km/s et à une altitude de 600 km.
  • Entrée dans une orbite de transfert de la Terre. Survol de la Terre le 18 août 1999 à une vitesse de 19,1 km/s et à une altitude de 1200 km.
  • 1er décembre 1999 : L'antenne à haut gain (HGA) est dirigée vers la Terre.
L'astéroïde (2685) Masursky vu par Cassini
L'astéroïde (Un astéroïde est un objet céleste dont les dimensions varient de quelques dizaines de mètres à plusieurs kilomètres et...) (2685) Masursky vu par Cassini
  • 23 janvier 2000 : approche de l'astéroïde (2685) Masursky à 1,5 millions de kilomètres
  • Février 2000 : Correction de trajectoire à cause d'un défaut du système radio (A supprimer) de Huygens. Il n'a pas été tenu compte de l'effet Doppler dans la conception de ce système. La nouvelle trajectoire permet de corriger cet effet et les capacités de transmission reviennent quasiment à la normale.
  • 18 août 2000 : Approche de Himalia ( Dans la mythologie grecque, Himalia est une nymphe que Zeus aima, et dont il eut trois enfants ; En astronomie, elle a donné son nom à : ...), une lune de Jupiter, à 4,4 millions de kilomètres.
  • 1er octobre 2000 : Début de l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très...) de Jupiter, à 84,4 millions de kilomètres
  • 30 décembre 2000 : Survol de Jupiter à 9,7 millions de kilomètres, à une vitesse de 11,6 km/s, ce qui raccourcit le voyage vers Saturne de 2 ans.
  • 22 mars 2001 : Fin de l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et...) de Jupiter à 84 millions de kilomètres.
  • 6 février 2004 : Début de l'observation de Saturne.
  • 11 juin 2004 : Survol de Phœbé,.
  • 1er juillet 2004 : Capture (Une capture, dans le domaine de l'astronautique, est un processus par lequel un objet céleste, qui passe au voisinage d'un astre, est retenu dans la gravisphère de ce dernier. La capture de l'objet céleste aboutit à...) par l'attraction de Saturne et première traversée de l'anneau de la planète.
Vitesse instantanée relative de la sonde Cassini-Huygens en kilomètres par seconde par rapport au Soleil en fonction du temps. On observe en 1998 et 1999 les pics de vitesse causés par l'assistance gravitationnelle, puis à partir de mi-2004, l'entrée dans l'orbite de Saturne
Vitesse instantanée relative de la sonde Cassini-Huygens en kilomètres par seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est...) par rapport au Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une...) en fonction du temps. On observe en 1998 et 1999 les pics de vitesse causés par l'assistance gravitationnelle, puis à partir de mi-2004, l'entrée dans l'orbite de Saturne
Représentation schématique de l'orbite théorique de la sonde Cassini-Huygens autour de Saturne. Elle est supposée faire 74 fois le tour de Saturne entre le 1er juillet 2004 et le 1er juillet 2008
Représentation schématique de l'orbite théorique de la sonde Cassini-Huygens autour de Saturne. Elle est supposée faire 74 fois le tour de Saturne entre le 1er juillet 2004 et le 1er juillet 2008

Atterrissage (L’atterrissage désigne, au sens étymologique, le fait de rejoindre la terre ferme. Le terme recouvre cependant des notions différentes suivant qu'il est employé dans le domaine...) de Huygens

Les temps donnés correspondent aux temps dits " earth received ", c'est-à-dire 67 minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de terrain est la carte originale, au crayon, levée sur le terrain. ...) après que les événements réels se sont déroulés (le temps qu'il faut à un signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux...) pour parcourir la distance séparant le système saturnien de la Terre). Les temps sont donnés en heures CET (heure de Paris) [14].

  • Le 14 janvier 2005 à 11 h 13 CET : Huygens entre dans l'atmosphère rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) orangé de Titan, à 1 270 kilomètres d'altitude au-dessus de sa surface.
  • 11 h 17 CET : le parachute (Le parachute est un dispositif destiné à freiner le mouvement, principalement vertical d'un objet ou d'une personne.) pilote (2,6 mètres de diamètre) est déployé, alors que la sonde, qui n'est plus qu'à 180 kilomètres de la surface, fonce à 400 m/s (soit 1 440 km/h).

Une des fonctions de ce parachute est d'enlever la protection thermique arrière de la sonde. En 2,5 secondes, cette protection est enlevée et le parachute pilote est largué. Le parachute principal (8,3 mètres de diamètre) est alors déployé.

  • 11 h 18 CET : à environ 160 km de la surface, le bouclier thermique (Un bouclier thermique, dans le domaine de l'astronautique, est un dispositif destiné à protéger une partie d'un engin spatial contre l'échauffement cinétique.) avant est largué. Il est important d'éliminer ces deux boucliers car ils pourraient être une source potentielle d'exo contamination à la surface de Titan.
    Les orifices d'entrée des instruments GCMS et ACP sont ouverts, 42 secondes après le déploiement du parachute pilote. Des perches sont déployées pour exposer les HASI alors que le DISR prend son premier panorama. Il continuera à prendre des images et des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) spectrales tout au long de la descente. Le SSP est également mis en route (Le mot « route » dérive du latin (via) rupta, littéralement « voie brisée », c'est-à-dire creusée dans la roche, pour ouvrir le chemin.), mesurant des propriétés de l'atmosphère. Huygens commence à transmettre des données en direction de Cassini distante de 60 000 kilomètres.
  • 11 h 32 CET : le parachute principal est largué et un autre parachute plus petit (3 mètres de diamètre) prend le relais.

En effet, à ce niveau de l'atmosphère (environ 125 kilomètres d'altitude), le parachute principal ralentirait tellement Huygens que les batteries ne dureraient pas assez longtemps pour pouvoir fournir toute l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) nécessaire durant la descente jusqu'au moment de l'atterrissage. Aussi, pour collecter un maximum de données, il convient de ne pas trop ralentir la descente et donc d'utiliser à ce moment un parachute plus petit.

  • 11 h 49 CET : à 60 kilomètres d'altitude, Huygens détermine elle-même son altitude, en utilisant une paire (On dit qu'un ensemble E est une paire lorsqu'il est formé de deux éléments distincts a et b, et il s'écrit alors :) d'altimètres radar (Le radar est un système qui utilise les ondes radio pour détecter et déterminer la distance et/ou la vitesse d'objets tels que les avions, bateaux, ou encore la pluie. Un émetteur envoie des ondes radio, qui sont...). La sonde surveille en permanence sa propre rotation et son altitude.
  • 12 h 57 CET : le Gas Chromatograph Mass Spectrometer- le dernier des instruments à être activé, l’est complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou autocomplétion, est une fonctionnalité informatique permettant à l'utilisateur de...). La descente a duré 160 minutes au total. Durant cette descente, la sonde tourne sur elle-même, permettant à la caméra (Le terme caméra est issu du latin : chambre, pour chambre photographique. Il désigne un appareil de prise de vues animées, pour le cinéma, la télévision ou la vidéo.) et aux autres instruments de visionner un panorama intégral.
  • 13 h 30 CET : à proximité de la surface, Huygens allume une lampe qui aidera à déterminer précisément la composition de la surface de Titan.
  • 13 h 34 CET : Huygens touche une surface souple à une vitesse de 5 ou 6 m/s (une vingtaine de km/h).

La nature du terrain est inconnue mais selon toute vraisemblance, ce pourrait être de la glace (La glace est de l'eau à l'état solide.). Le Surface Science Package recueille les informations durant les minutes suivant que la sonde ne se pose.

  • 15 h 44 CET : Cassini, à 60 000 kilomètres de là, continue de collecter les données que lui envoie Huygens pendant 10 minutes encore ; bien que Huygens ait disparu derrière l'horizon (Conceptuellement, l’horizon est la limite de ce que l'on peut observer, du fait de sa propre position ou situation. Ce concept simple se décline en...) de Titan.
  • 16 h 14 CET : Cassini transmet ses premières données à la Terre.

Résultats scientifiques

Voici un compte-rendu des principales découvertes de la mission Cassini-Huygens [15] :

Vérification de la théorie de la relativité (Cet article traite de la théorie de la relativité à travers les âges. En physique, la notion de relativité date de Galilée. Les travaux d'Einstein en ont fait un...)

Vue d'artiste des effets de la théorie de la relativité
Vue d'artiste des effets de la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée...) de la relativité

Le 10 octobre 2003, l'astrophysicien italien Bruno Bertotti de l'université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission...) de Pavie et ses collègues Luciano Iess de l'université de Rome "La Sapienza" et Paolo Tortora de l'université de Bologne (Bologne est une ville italienne d'environ 375 000 habitants, située dans le nord-est du pays, entre le Pô et les Apennins. C'est le chef-lieu de la région d'Émilie-Romagne (plaine du...) ont présenté les résultats du test de la théorie de la relativité d'Einstein que la sonde Cassini avait effectué l'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) précédente. Durant l'été 2002, la Terre, le Soleil et la sonde Cassini-Huygens ont été exactement alignés, le Soleil se trouvant entre la Terre et la sonde. Lors des communications avec la sonde et grâce à l'antenne de 4 mètres de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère.) de celle-ci ainsi qu'à la nouvelle station au sol du NASA Deep Space Network à Goldstone en Californie, l'équipe d'astrophysiciens italiens a pu observer un glissement de fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps....) dans les ondes radio reçues par et émises depuis Cassini-Huygens, lorsque celles-ci voyageaient à proximité du Soleil. D'après la théorie de la relativité générale (La relativité générale est une théorie relativiste de la gravitation. Dans ce cadre, la présence d'une masse déforme localement l’espace-temps. Le...), un objet massif (Le mot massif peut être employé comme :) tel que le Soleil est censé courber l'espace-temps (La notion d'espace-temps a été introduite par Minkowski en 1908 dans un exposé mathématique sur la géométrie de l'espace et du temps telle qu'elle avait été définie par la théorie de la relativité restreinte d'Albert Einstein....) autour de lui. Ainsi, un rayon lumineux ou une onde radio (Les ondes radioélectriques (dites ondes radio) sont des ondes électromagnétiques dont la fréquence d'onde est par convention[1] comprise entre 9 kHz et 3000 GHz, ce qui correspond à des...) qui passe à proximité de l'étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de la Terre.) doit parcourir une distance plus grande à cause de cette courbure (Intuitivement, courbe s'oppose à droit : la courbure d'un objet géométrique est une mesure quantitative du caractère « plus ou moins courbé » de cet objet. Par exemple :). Ce surplus de distance qu'ont dû parcourir les ondes émises par la sonde pour atteindre la Terre a retardé leur réception et ce retard a pu être mesuré et quantifié et a permis de vérifier la théorie avec une précision 50 fois supérieure à celle des précédentes expériences effectuées avec les sondes Viking.

Bien que des déviations par rapport à la relativité générale soient prévues par certains modèles cosmologiques, aucune déviation n'a été observée dans cette expérience et les mesures effectuées se sont accordées avec la théorie avec une précision au millième. [16] [17]

Jupiter

Image de Jupiter prise le 30 décembre 2000
Image de Jupiter prise le 30 décembre 2000

La sonde Cassini-Huygens a pu observer Jupiter pendant presque 4 mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) du 1er octobre 2000 au 22 mars 2001. Elle s'en est approchée à une distance minimale de 9,7 millions de kilomètres le 30 décembre 2000 et a pu effectuer plusieurs mesures. Durant ce survol ont été pris environ 26 000 clichés de la planète parmi lesquels on trouve les plus précis jamais réalisés (voir illustration à gauche). Sur certaines photos, les plus petits détails visibles mesuraient environ 60 km. [18]

Une découverte majeure fut annoncée par la NASA le 6 mars 2003 [19] et concernait la nature de la circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles sur une route.) atmosphérique de Jupiter. Certains clichés représentaient des bandes sombres alternées avec des zones plus claires dans l'atmosphère. Les scientifiques ont longtemps considéré ces zones, avec leurs nuages clairs, comme étant des zones de courants ascendants, partant du fait que sur Terre, les nuages se forment principalement dans des mouvements d'air ascendant. Mais l'analyse des clichés pris par Cassini a donné une autre explication. Individual storm cells of upwelling (La Remontée d'eau[1] (Upwelling en anglais) est un phénomène océanographique qui se produit lorsque de forts vents marins (généralement des vents saisonniers) poussent...) bright-white clouds, too small to see from Earth, pop up almost without exception in the dark belts. D'après Anthony Del Genio du Goddard Institute for Space Studies de la NASA, " We have a clear picture emerging that the belts must be the areas of net-rising atmospheric motion on Jupiter, with the implication that the net motion in the zones has to be sinking ".

Les autres observations atmosphériques ont révélé une structure ovale sombre et tourbillonnante dans la haute atmosphère, d'une taille similaire à la grande tache rouge (La grande tache rouge de Jupiter est un gigantesque anticyclone de l'atmosphère de Jupiter situé à 22°S de latitude. Long d'environ 25 000 km et large de près de 12 000 km (1979), il est...), près du pôle nord (Le pôle Nord est le point le plus au nord de la Terre.) de Jupiter. Les clichés infrarouges ont quant à eux révélé certains aspects de la circulation atmosphérique près des pôles. Ils ont révélé une structure en forme de bandes ceinturant la planète, bordées de bandes adjacentes dans lesquelles les vents soufflent dans des directions opposées.

Cette même annonce a permis de remettre en question la nature des anneaux de Jupiter. La dispersion (La dispersion, en mécanique ondulatoire, est le phénomène affectant une onde dans un milieu dispersif, c'est-à-dire dans lequel les différentes fréquences constituant l'onde ne se propagent pas à la...) de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de...) par les particules des anneaux a révélé que ces particules avaient des formes très irrégulières et étaient susceptibles d'avoir pour origine de la matière éjectée suite à l'impact de micrométéorites sur les satellites de Jupiter, probablement sur Métis et Adrastée.

Saturne

Saturne et son environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement...)

  • 30 décembre 2000 : La sonde passe au large de Jupiter et prend des images.
  • 27 mars 2004 : Première image de Saturne.
  • 11 juin 2004 : Première image de Phœbé.
  • 1er juillet 2004 : Premier passage à travers les anneaux de Saturne. La sonde devient captive de l'orbite de la planète. Elle est le premier objet humain en orbite autour de cette planète.
  • 26 octobre 2004 : Premier passage près de Titan et premières images.
  • 25 décembre 2004 : Lancement de Huygens.
  • 31 décembre 2004 : Survol de Japet.
  • 14 janvier 2005 : Atterrissage de Huygens
  • 15 janvier 2005 : Nouveau passage près de Titan. Cassini passera au total 6 fois près de Titan en 2005.
  • 9 mars 2005 : Premier passage près d'Encelade. Cassini survolera au total 5 fois Encelade en 2005.
  • 26 septembre 2005 : Survol d'Hypérion. C'est le seul survol d'Hypérion prévu pour la durée normale de la mission.
  • 11 octobre 2005 : Survol de Dioné.
  • 26 novembre 2005 : Survol de Rhéa.

Étude de la période de rotation (La période de rotation désigne la durée mise par un astre (étoile, planète, astéroïde) pour faire un tour sur lui même. Par exemple, la Terre a une période de rotation d'environ 24 heures.) sidérale de Saturne mesurée en radio

La détermination de la période de rotation sidérale d'une planète est essentielle pour l'étude de tous les phénomènes physiques qui y sont associés puisqu'on se base sur cette période de rotation sidérale pour l'établissement du système de longitude (La longitude est une valeur angulaire, expression du positionnement est-ouest d'un point sur Terre (ou sur une autre planète).) de la planète. Dans le cas des planètes telluriques, il suffit d'observer le sol pour obtenir cette période de rotation. Dans le cas des planètes gazeuses, il n'y a pas de 'sol' et le cœur est enfoui très profondément sous l'atmosphère de la planète. La seule observable (Dans le formalisme de la mécanique quantique, une opération de mesure (c'est-à-dire obtenir la valeur ou un intervalle de valeurs d'un paramètre physique, ou plus généralement une information...) qui est liée à la rotation du cœur de ces planètes est leur champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par la donnée d'une intensité et d'une...). On étudie donc les modulations induites par la rotation du champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) magnétique de la planète étudiée sur ses émissions radios naturelles pour connaître sa période de rotation sidérale.

Dans le cas de Jupiter, la période de rotation sidérale a été mesurée de cette manière. La période obtenue (9h 55m 29.68s)[20] est ainsi déterminée avec une très grande précision (l'écart entre chaque mesure ne dépasse pas 0.08s, ce qui fait une précision relative de 0.0001%). Dans le cas de Saturne, la période de rotation fut d'abord déterminée grâce aux données de la sonde Voyager. La période sidérale de Saturne était donc de 10h 39m et 24s[21] (avec une précision relative de 0.02%). En 2000, des scientifiques (utilisant les données radio de la sonde Ulysses) ont observés que la période de modulation des émissions radio de Saturne avait changé depuis les mesures de Voyager[22]. Les nouvelles mesures donnent une période 1% plus longue que celle mesurée par Voyager. Les mesures radios obtenues avec l'instrument Cassini/RPWS/HFR confirme la variation de la période des modulation des émissions radio de Saturne. Des observations effectuées sur les 2 premières années d'orbites autour de Saturne (2004-2005) semblent montrer que la période radio varie lentement (à l'échelle de l'année) de quelques fractions de pour-cents.

Comme la vitesse de rotation sidérale du cœur de Saturne ne peut pas varier, c'est l'interprétation des modulations des émissions radios qu'il faut probablement revoir. Que sait-on sur ces émissions ? Elles sont majoritairement émises sur le côté jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure locale) et sa durée...) de la magnétosphère de Saturne[23] et elles sont fortement corrélées avec la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) dynamique du vent solaire (Le vent solaire est un flux de plasma constitué essentiellement d'ions et d'électrons qui sont éjectés de la haute atmosphère du Soleil. Pour les étoiles autres...)[24]. Différentes interprétations existent :

  • effet saisonnier : la hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) du Soleil sur le plan des anneaux change la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de...) d'électrons libre sur les lignes de champs magnétiques et donc change les conditions d'émission des ondes radios
  • effet du cycle solaire : les propriétés du milieu interplanétaire (Le milieu interplanétaire est la matière diffuse qui constitue l'espace du système solaire et à travers laquelle se déplacent les objets et les véhicules spatiaux.) et du vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface d'une planète. Les vents les plus violents connus ont lieu sur Neptune et sur Saturne. Il est essentiel à tous les...) solaire varie fortement avec l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) solaire. Il a été montré que les émissions radios aurorales de Saturne sont très fortement corrélée avec les fluctuations des paramètres du vent solaire.
  • effet de battement (En physique, la superposition de deux ondes de fréquence, de nombre d'onde ou de phase différentes donne lieu au phénomène de battement. On l'observe de fait dans tous les domaines...)[25] : fluctuation non aléatoire de la localisation de la région active en radio dans un secteur de temps local. Des simulations numériques ont montré qu'on peut très facilement obtenir des périodes de rotation apparentes différentes de la période réelle par effet de battement.
  • système de convection (La convection est un mode de transfert de chaleur où celle-ci est advectée (transportée-conduite, mais ces termes sont en fait impropres) par au moins un fluide. Ainsi durant la cuisson des pâtes, l'eau se met en mouvement...) du cœur de Saturne : théorie inspirée par ce qui se passe dans le Soleil, mais peu probable.

Mais aucune n'explique pas encore vraiment la variabilité observée, ni ne permettent d'obtenir la période de rotation sidérale de Saturne.

Le problème de la définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la division entre les définitions réelles et les définitions nominales.) d'un système de longitude à Saturne reste donc entier. Le problème est particulièrement épineux car si la période de rotation de Saturne est effectivement 1% plus lente (La Lente est une rivière de la Toscane.) que la période mesurée par Voyager, tout le système atmosphérique de Saturne serait alors en super-rotation (c'est-à-dire qu'il tournerait plus vite que le cœur de la planète) ce qui est difficilement explicable.

Anneaux de Saturne

Détail des anneaux de Saturne
Détail des anneaux de Saturne

Collecte d'informations sur les spokes

Les spokes sont des taches observées sur les anneaux de Saturne par la sonde Voyager dans les années 1980. Cassini-Huygens a permis de vérifier la réalité de ce phénomène et d'invalider certaines théories qui ne prévoyaient pas leur réapparition avant 2007.

Occultation (Une occultation est un phénomène de recouvrement apparent d'un élément par un autre.) radio des anneaux de Saturne

En mai 2005, Cassini a commencé une série d'expériences d'occultation, conçues pour déterminer la répartition des tailles des particules des anneaux et effectuer des mesures de l'atmosphère de Saturne. La sonde a effectué des orbites spécifiquement étudiées à cet effet.

Dans ce but, la sonde traverse (Une traverse est un élément fondamental de la voie ferrée. C'est une pièce posée en travers de la voie, sous les rails, pour en maintenir l'écartement et l'inclinaison, et transmettre au ballast les charges des...) les anneaux et émet des ondes radio en direction de la Terre. Les variations de puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :), de fréquence et de phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) de ces ondes sont alors étudiées afin de déterminer la structure des anneaux.

Titan

Autres lunes de Saturne

Phœbé

Phœbe
Phœbe

La sonde a survolé Phœbé le 11 juin 2004. C'est la seule fois qu'elle la survolera, à cause de la distance entre Phœbé et Saturne. C'était le premier survol de cette lune depuis la mission Voyager 2 en 1981.

Les premières images ont été reçues le 12 juin 2004. Les scientifiques remarquèrent que la surface de Phœbé était bien différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des nombres pour mesurer l'éventuel défaut de...) de celle des astéroïdes que la sonde avait approchés. Certaines parties de la surface étaient très brillantes, ce qui laisse penser qu'une grande quantité d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) doit se trouver sur cette surface.

Survols d'Encelade

Encelade
Encelade

Durant les deux premiers survols d'Encelade en 2005, une déviation du champ magnétique d'Encelade a été constatée. Ce type de variation du champ magnétique est caractéristique d'une atmosphère mince mais significative. D'autres mesures semblent montrer que cette atmosphère est essentiellement composée de vapeur () d'eau ionisée.

Nouvelles lunes de Saturne

La mission Cassini-Huygens a d'ores (ORES, l'Opérateur des Réseaux Gaz & Électricité est le l'opérateur des réseaux de distribution d'électricité et de gaz pour les 8 gestionnaires du secteurs mixte en région wallonne...) et déjà permis de trouver trois nouvelles lunes autour de Saturne : "S/2004 S 1", rebaptisée Méthone, "S/2004 S 2", rebaptisée Pallène et "S/2005 S 1", rebaptisée Daphnis.

Magnetosphère de Saturne

Environnement sur Titan

Après un voyage de près de sept ans et 3,5 milliards de km parcourus dans le système solaire sur le dos (En anatomie, chez les animaux vertébrés parmi lesquels les humains, le dos est la partie du corps consistant en les vertèbres et les côtes. Les dorsaux étaient les muscles...) de Cassini, Huygens s'est donc posée sur Titan, grâce à ses boucliers thermiques et au déploiement correct de ses deux parachutes, le 14 janvier 2005 renvoyant sur Terre, distante d'un milliard deux cent millions de kilomètres, des informations et des images (renvoyées par le Descent Imager/Spectral radiometer) d'une qualité jusqu'alors inégalée.

Le module scientifique de surface (SSP) révèle qu’à cet endroit, sous une croûte dure et mince, le sol a la consistance du sable (Le sable, ou arène, est une roche sédimentaire meuble, constituée de petites particules provenant de la désagrégation d'autres roches dont la dimension est...). Les paysages de Titan présentent des similitudes avec ceux de la Terre, a expliqué Martin G. Tomasko, en charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un bénéfice non pécuniaire pour être transporté.) du DISR, l’instrument qui a pris les images. Brouillards, traces (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de certification et de notification basé sur internet sous la responsabilité de la Commission...) de précipitations, érosions, abrasion mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de transmission, pistons, ...), bref, de tout ce qui produit ou transmet un mouvement, une...), réseaux de chenaux de drainage, systèmes fluviaux, lacs asséchés, paysages côtiers et chapelets d’îles : "les processus physiques qui ont façonné Titan sont très proches de ceux qui ont modelé la Terre. Les matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.), en revanche, sont plus "exotiques", Martin Tomasko de l'ESA. Puisque l'eau (H20) y est remplacée par du méthane (Le méthane est un hydrocarbure de formule brute CH4. C'est le plus simple composé de la famille des alcanes. C'est un gaz que l'on trouve à...) (CH4), qui peut exister sous forme liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) ou gazeuse à la surface de Titan. Quand il y pleut, ce sont des précipitations de méthane mêlées de traces d'hydrocarbures, qui déposent sur le sol des substances provenant de l’atmosphère. Des pluies seraient d’ailleurs tombées "dans un passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble des configurations successives du monde et s'oppose au futur sur une échelle des temps centrée sur le...) peu éloigné" précise encore Martin Tomasko, le 21 janvier 2005.

D'après ces informations, Titan possède donc bien une atmosphère uniforme faite de différents gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend à...) (méthane, azote (Table complète - Table étendue),...) et, au sol, une activité cryo volcanique, des rivières et de l'eau en abondance. Sur son sol gelé à -180 °C (mesuré sur place), se trouvent d'innombrables galets de glace parfois aussi volumineux que des automobiles [26].

Analyses

L'atterrissage lui-même pose quelques questions. La sonde devait sortir de la brume à une altitude comprise entre 50 et 70 km. En fait, Huygens a commencé à émerger des nuages à 30 kilomètres seulement au-dessus de la surface. Cela pourrait signifier un changement dans le sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution progressive allant du ralentissement du vieillissement, suivi de...) des vents à cette altitude.

Les sons enregistrés lorsque la sonde s'est posée laissent penser qu'elle s'est posée sur une surface plus ou moins boueuse, au moins très souple. " Il n'y a eu aucun problème à l'impact. L'atterrissage fut beaucoup plus doux que prévu. "

" Des particules de matière se sont accumulées sur l'objectif de l'appareil photo à haute résolution du DISR qui pointait vers le bas, ce qui suggère que :

  • soit la sonde ait pu s'enfoncer dans la surface.
  • soit la sonde a vaporisé des hydrocarbures à la surface et ils se sont rassemblés sur l'objectif. "

" Le dernier parachute de la sonde n'apparaît pas sur les clichés après l'atterrissage, aussi la sonde n'est probablement pas orientée à l'est, où nous aurions vu le parachute. "

Quand la mission a été conçue, il a été décidé qu'une lampe d'atterrissage de 20 watts devrait s'allumer 700 mètres au-dessus de la surface et illuminer le site au moins 15 minutes après l'atterrissage. " En fait, non seulement la lampe d'atterrissage s'est allumée à exactement 700 mètres, mais elle a continué à fonctionner plus d'une heure (L’heure est une unité de mesure du temps. Le mot désigne aussi la grandeur elle-même, l'instant (l'« heure qu'il est »), y compris en sciences (« heure...) après, tandis que Cassini disparaissait au-delà de l'horizon de Titan pour continuer sa mission autour de Saturne " a encore indiqué Tomasko.

Le spectromètre (Un spectromètre est un appareil de mesure permettant d'étudier de décomposer une quantité observée — un faisceau lumineux en spectroscopie, ou...) de masse embarqué à bord de Huygens et qui sert à analyser les molécules de l'atmosphère a détecté la présence d'un épais nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l’atmosphère. L’aspect d'un nuage dépend de la...) de méthane, haut de 18 000 à 20 000 mètres au-dessus de la surface.

D’autres indications transmises par le DISR, fixé à l'avant pour déterminer si Huygens s'était enfoncé profondément dans le sol, a révélé ce qui semble être du sable mouillé ou de la terre glaise. John Zarnecki, responsable du " Gas Chromatograph and Mass Spectrometer (GCMS) " qui analyse la surface de Titan, a déclaré : " Nous sommes surpris mais nous pouvons penser qu'il s'agit d'un matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) recouvert d'une fine pellicule, sous laquelle se trouve une couche d'une consistance relativement uniforme comme du sable ou de la boue (En sédimentologie, la boue est un mélange d'eau et de particules sédimentaires fines de limons et d'argiles.). " [27]

Controverse sur la source d'énergie

Le générateur thermoélectrique à radio-isotope (RTG), la source d'énergie de Cassini
Le générateur thermoélectrique à radio-isotope (RTG), la source d'énergie de Cassini

Comme la sonde évolue très loin du Soleil, il n'était pas envisageable d'utiliser des panneaux solaires pour fournir l'énergie nécessaire à la sonde[28]. C'est pourquoi elle embarque un générateur thermoélectrique à radioisotope (Un générateur thermoélectrique à radioisotope, (en anglais RTG : Radioisotope thermoelectric generator) est un générateur électrique de conception simple, créant de l'énergie électrique par désintégration radioactive.) qui produit de l'électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la matière, se manifestant par une énergie. L'électricité désigne également la branche de la physique qui étudie les...) directement à partir de la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) produite par la désintégration naturelle du plutonium (Le plutonium est un métal lourd de symbole chimique Pu et de numéro atomique 94, très dense — approximativement 1,74 fois plus lourd que le plomb — radioactif et toxique,...). Ce générateur a une durée de vie qui dépasse de loin les 11 ans de la mission.

La sonde Cassini-Huygens embarque 32,8 kg de plutonium (essentiellement du 238Pu, très radioactif), ce qui a provoqué une controverse avec des écologistes, des physiciens et d'anciens membres de la NASA. Concernant les risques de contamination, les estimations officielles étaient les suivantes : les chances d'une fuite de plutonium durant les trois premières minutes et demi étaient de 1 sur 1400, les chances d'une fuite durant la montée de la fusée de une sur 476, les chances de contamination terrestre ultérieure inférieure à une sur un million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999) et qui précède un million un...), avec un risque de 120 morts sur 50 ans si une telle chose arrivait. De nombreux observateurs donnaient bien d'autres estimations. Par exemple le physicien (Un physicien est un scientifique qui étudie le champ de la physique, c'est-à-dire la science analysant les constituants fondamentaux de l'univers et les forces qui les relient. Le mot physicien dérive du grec, qui...) Michio Kaku prévoyait 200 000 morts si le plutonium contaminait une zone urbanisée, à cause de la dispersion atmosphérique, même si la trajectoire de lancement avait été prévue de manière à rester loin des grandes métropoles et si le RTG est conçu de manière à diminuer les risques de dispersion du plutonium en cas d'annulation de la mission (explosion).

De même, un risque supplémentaire provenait d'un second passage dans l'orbite terrestre le 18 août 1999.

La NASA a publié des informations se voulant exhaustives et rassurantes quant aux risques liés au générateur RTG[29].

Récompenses

Le prix Marcel-Dassault de l'Académie des Sciences (Une académie des sciences est une société savante dont le rôle est de promouvoir la recherche scientifique en réunissant certains des chercheurs les plus éminents, en tenant des...) (France) a été décerné en avril 2007 à trois scientifiques dont les contributions ont été jugés inestimables à la résuissite de la mission Cassini-Huygens. Il s'agit de :

  • Jean-Pierre Lebreton, de l'Agence spatiale européenne, chef de mission de la partie européenne de la sonde et particulièrement responsable de l'atterrisseur Huygens qui réussit l'exploit de se poser à la surface de Titan, le 14 janvier 2005.
  • Daniel Gauthier, directeur de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par...) émérite au CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).), à l'Observatoire de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin parisien, entre les confluents de la Marne...).
  • Tobias Owen, professeur à l'Université d'Hawaii, initiateur avec Daniel Gauthier de l'idée d'explorer Titan. Ils espéraient trouver sur ce satellite une atmosphère comparable à celle qui existait sur la Terre avant l'apparition de la vie.

Notes

  1. (fr) techno-science.net - Cassini-Huygens : Objectif Saturne
  2. (en) NASA/JPL- Cassini-Huygens - Mission to Saturn & Titan - Mission overview
  3. (en) ESA - Science and Technology - Cassini-Huygens - Objectives
  4. (en) ESA - Cassini-Huygens - The mission
  5. (fr) CNES - Un très lointain voyage
  6. (en) NASA/JPL - Spacecraft - Introduction
  7. (en) ESA - Cassini-Huygens - Huygens spacecraft
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