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Posté par Michel le Lundi 21/08/2006 à 00:00
L’Europe redécouvre la Lune grâce à SMART-1
L’Europe peut désormais dire qu’elle aussi est allée sur la Lune. En effet, tôt le matin du 3 septembre (à 07h41 heure de Paris, selon les prévisions actuelles), la mission d’exploration du satellite SMART-1 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 prendra fin lorsque ce dernier percutera 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...) de l’astre lunaire (Pour les homonymes, voir Pierrot lunaire, une œuvre de musique vocale d'Arnold Schönberg.).


SMART-1 Vue d’artiste (Est communément appelée artiste toute personne exerçant l'un des métiers ou activités suivantes :)

L’histoire a débuté en septembre 2003, lorsqu’un lanceur ( Lanceur, terme de l'astronautique Lanceur, terme du baseball ) Ariane-5 a décollé de Kourou, en Guyane française, pour placer 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,...) lunaire SMART-1 de l’Agence spatiale européenne sur une orbite terrestre (Une orbite terrestre est une orbite située autour de la Terre. La Lune, le seul satellite naturel de la Terre, est située sur une orbite terrestre. Les satellites artificiels sont placés en...). Cette sonde 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...) de petite taille pèse 366 kg et ressemble à un cube (En géométrie euclidienne, un cube est un prisme dont toutes les faces sont carrées. Les cubes figurent parmi les solides les plus remarquables de l'espace. C'est un des...) d'un mètre de côté, si l'on ne tient pas compte de ses panneaux solaires de 14 mètres d'envergure (L'envergure est la distance entre les extrémités des ailes. Le terme est valable pour définir un oiseau, un chiroptère, un avion (ou planeur).) (repliés pendant la phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) de lancement).

Après le lancement puis l’injection (Le mot injection peut avoir plusieurs significations :) sur une 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 gravitation.) elliptique 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 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...), la poussée, faible mais constante, fournie par le moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif qui déplace de la matière en apportant de la puissance. Il effectue ce travail à partir d'une énergie...) à propulsion (La propulsion est le principe qui permet à un corps de se mouvoir dans son espace environnant. Elle fait appel à un propulseur qui transforme en force motrice l'énergie fournie par le milieu extérieur ou par un...) électrique très innovant de SMART-1, qui expulse des ions de 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...) xénon sous forte pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.), a donné à la sonde une trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et notamment par son centre de gravité.) en spirale (En mathématiques, une spirale est une courbe qui commence en un point central puis s'en éloigne de plus en plus, en même temps qu'elle tourne autour.) autour de la Terre, afin qu’elle s’en éloigne de plus en plus, jusqu’à être capturée par la gravité lunaire, après un long périple d’environ 14 mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.).

Pour couvrir les 385 000 kilomètres qui séparent la Terre de 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 Terre de la Lune est de 384 400 km (soit un...) en ligne droite, la sonde a parcouru 100 millions de kilomètres en ne consommant que 60 litres de carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme l'énergie chimique du carburant en énergie mécanique.) grâce à son moteur remarquablement performant ! Après avoir été capturée par le champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) gravitationnel lunaire en novembre 2004, la sonde, qui s’est placée sur une orbite elliptique autour des pôles de la Lune, a débuté sa mission 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...) en mars 2005. SMART-1 est, à l'heure (L'heure est une unité de mesure  :) actuelle, le seul satellite (Satellite peut faire référence à :) en orbite autour de la Lune, ouvrant la voie à la flotte de sondes lunaires internationales qui seront lancées à partir de 2007.

L’histoire touche désormais à sa fin. Dans la nuit du samedi 2 au dimanche 3 septembre, vous pourrez peut-être, avec un télescope suffisamment puissant, assister à un événement tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) à fait exceptionnel. En effet, comme la plupart de ses prédécesseurs, SMART-1 terminera son 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...) et son activité d’exploration (L'exploration est le fait de chercher avec l'intention de découvrir quelque chose d'inconnu.) lunaire en atterrissant de façon quelque peu brutale dans une zone baptisée le « Lac (En limnologie, un lac est une grande étendue d'eau située dans un continent où il suffit que la profondeur, la superficie, ou le volume soit suffisant pour provoquer une stratification, une...) de l’Excellence », située au milieu de la région méridionale de la face visible de la Lune, à 07h41 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...) 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,...) (05h41 UTC), ou cinq heures avant s’il heurte une montagne (Une montagne est une structure topographique significative en relief positif, située à la surface d'astres de type tellurique (planète...) non répertoriée.

L’épilogue est proche

Après 16 mois d’activité scientifique en orbite elliptique autour des pôles lunaires (à une distance variant entre 300 et 3 000 km), la mission touche à sa fin. La sonde, dont le périlune est désormais inférieur à 300 km, va observer de plus près des cibles bien définies, avant de se poser à la surface de la Lune, de façon contrôlée (du moins en ce qui concerne le lieu et l'heure), et de mettre un terme à sa carrière.

« SMART-1 heurtera la Lune à une vitesse (On distingue :) relative faible (2 km/s ou 7 200 km/h) et creusera un petit cratère mesurant 3 à 10 m de diamètre » explique Bernard Foing, Responsable scientifique 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...) SMART-1, « comparable à ceux créés par des météorites de 1 kg sur une surface déjà très marquée par les impacts naturels ».

Les derniers instants qui précèderont cet impact seront suivis avec la plus grande attention par les contrôleurs de la mission depuis le centre de contrôle de l’ESA (ESOC), situé à Darmstadt, près de Francfort (Allemagne).

Dernières étapes de l’exploitation en vol de SMART-1

En juin, les contrôleurs de la mission SMART-1 de l’ESOC ont achevé une série de mises à feu (Le feu est la production d'une flamme par une réaction chimique exothermique d'oxydation appelée combustion.) complexes du propulseur, destinées à optimiser l’heure et le lieu de l’impact du satellite (Satellite peut faire référence à :). Elles ont dû être réalisées par les propulseurs du système de commande (Commande : terme utilisé dans de nombreux domaines, généralement il désigne un ordre ou un souhait impératif.) d’attitude car le moteur ionique (Un moteur à ions est un moteur qui produit sa force de propulsion en projetant des ions à très haute vitesse.) avait consommé tout son xénon en 2005.

Ces manœuvres ont modifié le lieu et l’heure de l’impact, qui aurait dû se produire à la mi-août sur la face cachée de la Lune ; il est désormais prévu sur la face visible et les meilleures estimations actuelles indiquent qu'il devrait avoir lieu vers 07h41 heure de Paris (05h41 UTC) le dimanche 3 septembre.

« Les contrôleurs de la mission et les ingénieurs en dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) des vols ont analysé les résultats de la campagne (La campagne, aussi appelée milieu rural désigne l'ensemble des espaces cultivés habités, elle s'oppose aux concepts de ville, d'agglomération...) de manœuvres afin de confirmer et d’affiner cette estimation », explique Octavio Camino-Ramos, Responsable de la conduite des opérations du satellite SMART-1 à l’ESA/ESOC. « Les manœuvres d’ajustement finales prévues le 25 août pourraient encore modifier l’heure définitive de l’impact », ajoute-t-il.

De grands télescopes au sol, utilisés avant et pendant l'impact, permettront de faire des observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens...), avec plusieurs objectifs:

- étudier la physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique...) de l’impact (matériaux éjectés, 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...), dynamique et énergie) ;

- étudier la chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces d'investigations communs ou...) de la surface lunaire en analysant le rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule...) spécifique (le « spectre ») émis par les matériaux éjectés ;

- contribuer à l’évaluation technologique de la mission: étudier le comportement du véhicule dans ces circonstances permettra de mieux préparer de futures expériences d’impact (par exemple, pour des satellites destinés à intercepter des météorites menaçant la Terre).


Localisation du point d’impact prévu de SMART-1
le 3 septembre 2006

Pourquoi SMART-1 est-il si exceptionnel ?

Le satellite SMART-1 comporte des équipements de haute technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) et des instruments scientifiques de pointe. Son moteur ionique, par exemple, fonctionne en expulsant de manière continue un faisceau de particules chargées, ou « ions », qui produisent une poussée propulsant le satellite vers l’avant. L’énergie nécessaire pour alimenter le moteur est fournie par des panneaux solaires, d’où le qualificatif « hélioélectrique » utilisé pour ce mode de propulsion. Ce moteur génère ainsi une impulsion très douce qui déplace le véhicule de manière relativement lente (La Lente est une rivière de la Toscane.): SMART-1 accélère d’à peine 0,2 mm/s2, poussée équivalente au poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la Terre sur un corps massique en raison uniquement du voisinage de la Terre. Elle est égale à l'opposé de la...) d’une carte postale.

Pour toutes ces raisons, le voyage de SMART-1 vers la Lune n’a été ni rapide ni direct. L’ESA souhaitait en effet tester pour la première fois la propulsion électrique au cours d’une mission comparable à un voyage interplanétaire. Après son lancement, le satellite s’est placé sur une orbite elliptique autour de la Terre. Il a ensuite allumé son moteur ionique pour élargir graduellement son orbite elliptique et se diriger vers le plan orbital lunaire selon une trajectoire en spirale.

Mois après mois, SMART-1 s’est ainsi rapproché de la Lune. Sa trajectoire en spirale l’a entraîné dans un périple de plus de 100 millions de kilomètres, alors que la Lune n’est distante de la Terre, en ligne droite, que de 350 000 à 400 000 km !

En approchant de sa destination, SMART-1 a commencé à utiliser la gravité lunaire afin de se mettre en position d’être capturé par le champ gravitationnel de la Lune, ce qui s’est produit en novembre 2004. Après sa 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...), SMART-1 a commencé à suivre une trajectoire en spirale pour atteindre, en janvier 2005, son orbite polaire elliptique opérationnelle finale, avec un périlune (distance la plus proche de la surface lunaire) à 300 km et un apolune (distance la plus éloignée) à 3 000 km, ce qui lui a permis d’entamer sa mission d’exploration scientifique.

Qu’y avait-il à apprendre de nouveau ?

Malgré le grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de véhicules spatiaux qui ont exploré la Lune, bien des questions scientifiques concernant notre satellite naturel (Un satellite naturel est un objet qui orbite autour d'une planète ou d'un autre objet plus grand que lui-même et qui n'est pas d'origine humaine, par opposition aux...) sont demeurées sans réponse, comme celles qui portent sur l’origine de la Lune et son évolution, notamment les phénomènes qui façonnent les corps célestes rocheux (tectonique, volcanisme, impacts, érosion,…).

Grâce à SMART-1, les scientifiques européens et du monde (Le mot monde peut désigner :) entier disposent aujourd’hui d’images de la surface de la Lune présentant une résolution encore jamais obtenue depuis une orbite lunaire, et peuvent ainsi également améliorer leurs connaissances des minéraux lunaires. Pour la première fois, ils ont pu détecter du calcium et du magnésium au moyen d’un instrument fonctionnant dans le rayonnement X. Ils ont mesuré les différences de composition du sol au niveau des pics centraux des cratères, des plaines volcaniques et des gigantesques bassins d’impact. SMART-1 a également étudié des cratères d’impact, des éléments du relief (Le relief est la différence de hauteur entre deux points. Néanmoins, ce mot est souvent employé pour caractériser la forme de la surface de la Terre.) volcanique et des tubes de lave (La lave est une roche en fusion, plus ou moins fluide, émise par un volcan lors d’une éruption. La lave est issue d'un magma, réserve de roche en...), sans oublier les régions polaires. De plus, la sonde a découvert, à proximité du pôle nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.), une zone éclairée en permanence par le 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...), même en hiver (L'hiver est une des quatre saisons des zones tempérées.).

Le survol des pôles de la Lune a permis à SMART-1 de cartographier l’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...) de la surface lunaire, y compris celle, moins connue, de sa face cachée. Les pôles présentent un intérêt particulier pour les chercheurs car ils demeurent relativement inexplorés. De plus, certaines formations des régions polaires ont une histoire géologique différente de celle des régions équatoriales, qui ont été davantage étudiées car c’est là où se sont posés tous les atterrisseurs lunaires précédents.

Grâce à SMART-1, l’Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité occidentale du continent eurasiatique, voire comme...) joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les mâchoires. On appelle aussi joue le muscle qui sert principalement à ouvrir...) un rôle actif dans la mise en place du futur (Futurs est une collection de science-fiction des Éditions de l'Aurore.) programme international d’exploration lunaire et y apporte une importante contribution par l’intermédiaire des données collectées au cours de la mission. Ces données ainsi que l’expérience acquise contribuent également à la préparation de futures missions lunaires, comme le projet indien Chandrayaan-1, qui réutilisera les spectromètres dans l’infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.) et le rayonnement X de SMART-1.

SMART-1 est équipé d’instruments entièrement nouveaux, jamais utilisés à proximité de la Lune. Il s’agit notamment d’une caméra miniaturisée et de spectromètres dans l’infrarouge et le rayonnement X, destinés à mieux observer et à étudier la Lune.

Les panneaux solaires de SMART-1 utilisent des photopiles à l’arséniure de gallium, qui ont été préférées aux photopiles traditionnelles au silicium (Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Si et de numéro atomique 14.). OBAN, l’une des expériences embarquées, a servi à tester un nouveau système de navigation (La navigation est la science et l'ensemble des techniques qui permettent de :) qui permettra à de futurs véhicules spatiaux de naviguer de manière autonome, sans intervention des installations de contrôle au sol.

Les instruments et les techniques expérimentés à bord de SMART-1 pour étudier la Lune faciliteront ultérieurement la mission BepiColombo (La future mission BepiColombo sera la première mission d'exploration de l'ESA vers la planète Mercure, réalisée conjointement avec la l'agence d'exploration aérospatiale japonaise (JAXA)....) de l’ESA, qui ira explorer la planète Mercure.

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Source: ESA
Illustrations: ESA AOES Medialab et C. Carreau