En route vers Uranus et Neptune ?
Publié par Adrien le 26/02/2019 à 08:00
Source: CNRS Journal
L'Europe participera-t-elle à la prochaine prochaine mission spatiale vers Uranus et Neptune ? Pour discuter des enjeux et questions techniques d'une telle mission, Olivier Mousis, spécialiste de la formation des planètes et du système solaire, réunit les experts du sujet à Marseille cette semaine lors d'un workshop international.

Quel serait l'intérêt d'une telle mission ?

Olivier Mousis: Notre système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis gravitant autour de lui...) abrite deux types de planètes: les planètes telluriques (ayant une 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...) solide, comme la Terre) et les planètes joviennes (immenses boules 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 propre : un gaz tend à...) qui sont les plus éloignées du 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 étoile de type naine jaune, et composée...) et les moins connues) que sont Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Mais alors que les deux premières ont bénéficié de multiples missions comme Galileo (Galileo est le nom du futur système de positionnement par satellites européen, en test depuis 2004, qui commencera à être utilisable en 2010 et le sera pleinement en 2012.), Juno ou encore 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 l'Agence spatiale italienne...), les deux autres n'ont été jusqu'à présent survolées qu'une seule fois par une 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...). C'était en 1986, au moment du passage de "Voyager 2". Or, Uranus et Neptune sont des planètes d'une nature différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des nombres pour mesurer l'éventuel défaut de dualité d'une application définie à l'aide de la trace,...) de Jupiter et de Saturne. Leur plus forte densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est l'eau pure...) les classe dans une catégorie à part: celle des "Géantes de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.)" à laquelle appartiennent nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) des exoplanètes qui ont été découvertes au cours de ces dernières années autours d'autres étoiles que le Soleil. Étudier Uranus et Neptune permettrait de savoir de quoi est constitué l'intérieur de ces astres. Et, par ricochet, de mieux comprendre la formation de notre propre Système Solaire.

Enfin, Uranus et Neptune ont chacune des particularités qui en font des cibles hautement intéressantes aux yeux des astronomes. La première possède un axe de rotation si fortement incliné qu'il est quasiment inscrit dans le plan écliplitique. Cela intrigue les spécialistes des magnétosphères planétaires. La 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 une unité de mesure du...) compte une 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...) baptisée "Triton" qui correspond presque certainement à un ancien 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 qui peut être désigné...) transnéptunien capturé par 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...). Tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) comme pour le satellite (Satellite peut faire référence à :) de Satune, Encelade, on a découvert à sa surface, des geysers dont la présence s'explique probablement par l'existence d'une activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) hydrothermale faisant intervenir de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) et de la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !). De quoi exciter l'imagination des exobiologistes !


Montage montrant Neptune (en arrière-plan) et sa plus grande lune Triton, qui mesure 2706 km de diamètre.
NASA/JPL/USGS

Pourquoi avoir tant tardé avant d'envisager une telle mission ?

O.M.: Envoyer une mission spatiale explorer les systèmes uranien et neptunien est cher. On parle de plusieurs milliards de dollars. Il faut d'abord réussir à atteindre ces planètes. Ce qui peut prendre dix ans. Puis il s'agit de freiner 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 à la fois les mesures in situ (champs électriques et...), lancée à pleine vitesse (On distingue :), pour la mettre en 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.) autours de ces planètes. Tout cela nécessite une énorme dépense d'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.). Et donc augmente la facture. Toutefois, on ne pourra pas attendre indéfiniment avant de lancer un tel 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...). La prochaine échéance favorable, correspondant à un alignement adéquat des planètes du système solaire, est vers 2031-2032. C'est la seule opportunité avant des années !

Comment se déroulerait une telle mission ?

O.M.: Tout dépend des partenaires impliqués. Pour aller aussi loin qu'Uranus et Neptune, les sondes spatiales n'ont pas la possibilité de recourrir à des panneaux solaires. Elle doivent être équipées de la technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) des générateurs thérmoélectriques à radio-isotopes que seuls maitrisent, pour ce type d'application, les Américains. Une cooopération entre les Européens et les États-Unis est donc quasi-indispensable. Si cette condition est réunie, la suite dépend du budget (Un budget est un document comptable prévisionnel distinguant les recettes et les dépenses.). Un scénario idéal (En mathématiques, un idéal est une structure algébrique définie dans un anneau. Les idéaux généralisent de façon féconde l'étude de la...) verrait les Européens et les Américains envoyer deux orbiteurs équipés de plusieurs sondes de rentrées atmosphériques et d'un 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 surface d'un astre (ou d'un satellite)....) destiné à se poser sur Triton. L'un vers Uranus, l'autre vers Neptune. Dans cette configuration, l'emploi d'un lanceur ( Lanceur, terme de l'astronautique Lanceur, terme du baseball ) surpuissant de la prochaine génération comme le futur SLS (Space Launch System) pourrait être envisagé. Une option à coût raisonnable pourrait consister en un seul orbiteur (Dans le domaine de l'astronautique, un orbiteur est un vaisseau satellisé autour d'une planète. Plus précisément, il est utilisé pour désigner :) américain qui irait explorer l'une ou l'autre des deux planètes. Ce vaisseau pourrait être équipé d'une sonde de rentrée atmosphérique financée par les Européens, à même d'acquérir in situ certaines informations comme les concentrations en gaz rares par exemple.


Les réservoirs d'hydrogène et d'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.) liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) de la future fusée (Fusée peut faire référence à :) Space Launch System (SLS) de la 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...), qui permettra de transporter d'énormes charges utiles dans l'espace.
NASA/MAF/Steven Seipel

Concrêtement où en est le projet ?

O.M.: D'une façon générale, on note du côté de la NASA une volonté de relancer l'exploration (L'exploration est le fait de chercher avec l'intention de découvrir quelque chose d'inconnu.) du Système Solaire. De son côté, la communauté 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...) des États-Unis souhaite retourner vers Uranus et Neptune. Concernant l'ESA, tout dépendra de la prochaine réunion interministérielle qui se tiendra au mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) de novembre. Pour entrer dans la course (Course : Ce mot a plusieurs sens, ayant tous un rapport avec le mouvement.), il faut que les États-membres votent une rallonge budgétaire de 550 millions d'euros. Faute de quoi, les Européens resteront au bord de la route (Le mot « route » dérive du latin (via) rupta, littéralement « voie brisée », c'est-à-dire creusée dans la roche, pour ouvrir...). Cela serait un énorme gachis quand on songe au succès qu'ont rencontré certaines missions passées comme Cassini-Huygens !

Pourquoi avez-vous pris l'initiative d'organiser ce workshop à Marseille ?

O.M.: L'objectif est de démontrer aux politiques qu'un fort soutien s'exprime en 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 une...) et dans le monde (Le mot monde peut désigner :) en faveur d'une telle mission. L'idée d'une exploration d'Uranus et de Neptune motive fortement les spécialistes mondiaux de cette technologie. En 2014 et en 2016, j'avais également été à l'origine de deux propositions auprès de l'ESA en 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'envoyer une sonde d'entrée atmosphérique vers Saturne.


Uranus vue par Voyager 2 le 14 janvier 1986 à une distance d'environ 12,7 millions de km. NASA/JPL

Que va-t-il se passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) durant ces trois jours (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...) ?

O.M.: Cette réunion réunit la crème des spécialistes mondiaux du domaine qu'ils soient scientifiques, institutionnels ou industriels. Y seront présents, des Européens bien sûr, mais aussi des Américains, des Chinois et d'autres nations... Le programme s'articule en deux parties. Les participants commenceront par présenter l'état de l'art des connaissances sur la structure interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet pendant une durée variable selon le...), la formation et l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) d'Uranus et de Neptune. Puis la discussion portera sur les verrous technologiques. Par exemple, il s'agira (Agira est une commune italienne de la province d'Enna dans la région Sicile en Italie.) d'établir qui dispose du savoir-faire nécessaire à la conception du 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.) dont devra être équipé la sonde. On sait que les Américains maîtrisent le procédé. Mais compte tenu des vitesses en jeu, il n'est pas certain que ce soit le cas des Européens. À l'issue de la réunion (La Réunion est une île française du sud-ouest de l'océan Indien située dans l'archipel des Mascareignes à environ 700...), un numéro spécial de la revue Space Science Reviews entiérement consacré aux sondes de rentrée atmosphèrique sera publié et un white paper à l'intention des décisionnaires sera rédigé.

Croyez vous que ces derniers entendront votre message (La théorie de l'information fut mise au point pour déterminer mathématiquement le taux d’information transmis dans la communication d’un message par un canal de communication, notamment en présence de...) ?

O.M.: J'y crois. Contrairement à ce que l'on entend ici ou là, la fuite des cerveaux est une réalité en Europe. Or, un tel projet serait de nature à souder la communauté scientifique et à la maintenir en France, un pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de...) qui - il convient de le rappeler -, occupe aujourd'hui la seconde place dans le domaine de la planétologie (La planétologie est la science de l'étude des planètes. La discipline recouvre de nombreuses branches de la science ; son domaine d'étude s'étend des grains microscopiques jusqu'aux planètes géantes gazeuses.). L'enjeu n'est rien d'autre que de la conserver.
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