Deep Impact (sonde spatiale)
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Deep Impact est une sonde spatiale de la NASA, qui a pour but d'étudier la composition, en profondeur, de la comète Tempel 1. Le 4 juillet 2005, l'impacteur embarqué avec la sonde a percuté la comète avec succès, ce qui provoqua un cratère ( Pour le cratère d'origine volcanique, voir Cratère volcanique Pour le cratère d'origine météoritique, voir Cratère d'impact Pour le cratère formé à la suite d'un effondrement d'origine souterrainne (érosion,...) d'environ 30 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. Le diamètre est aussi la longueur de ce segment. Pour...), ainsi que l'éjection de plusieurs tonnes de matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) de son sous-sol.

Les précédentes missions ayant eu pour objectif l'étude d'une comète (En astronomie, une comète est un petit astre brillant constitué de glace et de poussière du système solaire, dont l'orbite a généralement la forme d'une ellipse très allongée, et souvent...), telles Giotto et Stardust, n'ont pu que photographier et étudier 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...) des comètes qu'elles avaient pour cible. Deep Impact est la première mission à examiner l'intérieur d'une comète. Les scientifiques espèrent ainsi en apprendre plus sur la formation du 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 (autrement dit, notre système...), car les comètes en sont les résidus.

Objectif

L'objectif de Deep Impact est de déterminer la composition 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...) de la comète Tempel 1. Pour cela, un impacteur, autrement dit un projectile, a été envoyé par 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...) vers la comète pour qu'il vienne la percuter, et ainsi éjecter 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,...) appartenant au noyau, ce qui permet de l'étudier par spectroscopie. L'intérêt est autant d'étudier la composition des éjectats que le comportement de la comète et de sa structure au moment de l'impact.

La composition interne des comètes est mal connue. Jusqu'à présent, seules des analyses de surface ont été réalisées, grâce à l'étude des particules qui sont éjectées, suite à l'échauffement de la comète à l'approche 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...). L'étude de la composition interne des comètes doit permettre de mieux comprendre la formation du système solaire, car les comètes sont des éléments de matières agglomérés, tels qu'il y en avait au temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) de la formation du système solaire.

Cette mission est aussi la première à étudier la possibilité de dévier un éventuel objet céleste (Un astre, ou objet céleste est un objet de l'Univers. Les règles d'accès et d'utilisation de ces corps sont régies par le droit de l'espace.) susceptible de croiser 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...). Mais il est important de souligner que Deep Impact ne cherche en aucun cas à modifier significativement l'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.) de Tempel 1. Comme l'a souligné de façon humoristique un responsable 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 gouvernementale...), la collision (Une collision est un choc direct entre deux objets. Un tel impact transmet une partie de l'énergie et de l'impulsion de l'un des corps au second.) entre l'impacteur et la comète — qui a tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) de même produit un cratère de plusieurs dizaines à une centaine de mètres de diamètre — est la même que celle " entre un moustique et un 747 ".

Les objectifs de la mission Deep Impact en détail :

  • amélioration de la compréhension des caractéristiques principales du noyau d'une comète et recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par...) sur l'intérieur d'une comète ;
  • détermination des caractéristiques des couches extérieures d'une comète, comme la 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...), la porosité, la résistance mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de...) et la composition chimique ;
  • comparaison des couches externes et internes d'une comète par comparaison du cratère résultant de l'impact et de la surface avant impact ;
  • amélioration de la compréhension de l'évolution du noyau d'une comète, par la comparaison entre couches internes et externes.

En résumé, l'objectif de la mission est la comparaison entre les caractéristiques entre le noyau de la comète et sa surface.

Historique

Description technique

Description de la sonde Deep Impact
Description de la sonde Deep Impact

La sonde Deep Impact, 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 :) comme l'impacteur, a été fabriqué par la société Ball Aerospace & Technologies Corp. L'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut...) pèse 973 kg (ou 1022 kg, selon les sources).

Deep Impact est composée de deux parties :

La sonde

La sonde a pour objectif de mener l'impacteur à destination et d'étudier l'impact.

La sonde pèse 650 kg (601 kg selon d'autres sources), dont 86 kg de carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme l'énergie chimique du carburant en énergie mécanique.), pour une longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est celle de l’objet...) de 3,2 m, une largeur (La largeur d’un objet représente sa dimension perpendiculaire à sa longueur, soit la mesure la plus étroite de sa face. En géométrie...) de 1,7 m et une hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) de 2,3 m. Elle est équipée de panneaux solaires d'une surface de 2,8 x 2,8 m, capables de fournir une puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) de 750 watts. Elle est également équipée un accumulateur NiH2 capable de fournir 16 ampères-heure. La structure de la sonde est faite de profilés d'aluminium (L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13. C’est un élément important sur la Terre avec 1,5 % de la masse totale.) et de panneaux d'aluminium en nids d'abeille.

La capacité de calcul est fournie par deux ordinateurs redondants. Le cœur de chaque système est un processeur (Le processeur, ou CPU (de l'anglais Central Processing Unit, « Unité centrale de traitement »), est le composant de l'ordinateur qui exécute les...) RAD-750, une version durcie contre les radiations du PowerPC (Le PowerPC est une architecture de microprocesseurs développée conjointement par Apple, IBM et Freescale (ex-Motorola Semiconducteurs). Elle utilise un...) G3 d'IBM (International Business Machines Corporation (IBM) est une société multinationale américaine présente dans les domaines du matériel informatique, du logiciel et des services informatiques.), fonctionnant à 133 MHz. La RAM totale des systèmes est d'un gigaoctet. On attend une 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...) de 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.) de 309 Mo en provenance de la sonde.

La communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine (télécommunications, nouvelles...) avec la Terre se fait sur la bande de fréquence (Une bande de fréquence définit une plage de fréquences qui ont des propriétés similaires :) X à 8 GHz avec un débit (Un débit permet de mesurer le flux d'une quantité relative à une unité de temps au travers d'une surface quelconque.) descendant (de la sonde à la base) de 175 kbit/s et un débit montant de 125 bit/s. La communication avec l'impacteur se fait sur la bande 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. Ainsi lorsqu'on emploie le mot...) S avec un débit montant (de la sonde à l'impacteur) de 64 kbit/s et un débit descendant de 16 kbit/s, pour une distance maximale de 8700 km. La sonde est équipée d'une antenne (En radioélectricité, une antenne est un dispositif permettant de rayonner (émetteur) ou de capter (récepteur) les ondes électromagnétiques.) à haut gain (HGA) mobile d'un mètre (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international (SI). Il est défini, depuis 1983,...) et de deux antennes à gain bas (LGA).

Un groupe de propulseurs est disponibles pour les corrections de trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et notamment par son centre de gravité.). Ils fournissent une poussée (En aérodynamique, la poussée est la force exercée par le déplacement de l'air brassé par un moteur, dans le sens inverse de l'avancement.) totale de 5 000 newtons pour une accéleration maximale de 190 m/s. Ils fonctionne à l'hydrazine.

Instruments

La sonde contient également les instruments suivants :

  • une 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.) d'une résolution de 2 mètres par pixel (Le pixel, souvent abrégé px, est une unité de surface permettant de mesurer une image numérique. Son nom provient de la locution anglaise picture element, qui signifie...), High Resolution Instrument (HRI). Il s'agit d'un télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant d'augmenter la luminosité ainsi...) avec une ouverture de 30 cm. 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 380nm (violet) à 780nm (rouge). La...) est transmise à une caméra multispectrale et à un spectromètre (Un spectromètre est un appareil de mesure permettant d'étudier de décomposer une quantité observée — un faisceau lumineux en spectroscopie, ou bien un mélange de...) 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.). Lorsque les premières images furent prises, on s'aperçut que l'instrument avait un défaut de fabrication qui ne lui permettait pas d'obtenir la résolution désirée. Toutefois, l'utilisation d'algorithmes de traitement d'image développés initialement pour le télescope Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en orbite à environ 600 kilomètres d'altitude, il effectue un tour complet de la Terre toutes...) a permis de corriger le problème.
  • une caméra d'une résolution de 10 mètres par pixel, Medium Resolution Instrument (MRI).

L'impacteur

L'impacteur Smart
L'impacteur Smart (Smart est une société allemande et une marque du groupe DaimlerChrysler créée en 1996 avec l'aide de Swatch Group. Elle construit des voitures de la gamme petite citadine. Les Smarts sont produites dans l'usine de...)

Appelé " SMART ", l'impacteur pèse 370 kg, dont 8 kg de carburant, pour 1 m de haut et 1 m de diamètre.

Le seul instrument 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.) qu'il contient est une caméra (Impactor Targeting Sensor (ITS)). Elle est destiné principalement à diriger Smart vers Tempel 1 et ainsi lui permettre d'effectuer des corrections de trajectoire si nécessaire. Il prendra également des clichés de la comète.

Smart a été alourdie de 113 kg par des plaques de cuivre (Le cuivre est un élément chimique de symbole Cu et de numéro atomique 29. Le cuivre pur est plutôt mou, malléable, et présente sur ses surfaces...) formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de hauteur : plus la fréquence est élevée, plus la hauteur perçue est haute et inversement. Chaque voyelle se caractérise par son timbre...) une sphère (En mathématiques, et plus précisément en géométrie euclidienne, une sphère est une surface constituée de tous les points situés à une même distance d'un point appelé centre. La valeur...) rapportées à la pointe de l'impacteur, pour que l'impact soit plus important. Il est composé à 49 % de cuivre et à 24 % d'aluminium, ce qui permettra de minimiser la corruption du spectre du noyau, et ainsi faciliter son étude par le spectromètre de la sonde et des différents télescopes qui l'observeront lors de l'impact.

Le largage de l'impacteur s'est effectué 24 heures (L'heure est une unité de mesure  :) avant l'impact. Durant cette durée, la sonde est alimentée par des batteries capables de fournir 250 ampères-heure. L'informatique embarquée (On désigne sous le terme informatique embarquée les aspects logiciels se trouvant à l'intérieur des équipements n'ayant pas une vocation purement informatique. L'ensemble...) et la 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...) sont analogues à ceux de l'orbiteur (mais sans système redondant, rendu (Le rendu est un processus informatique calculant l'image 2D (équivalent d'une photographie) d'une scène créée dans un logiciel de modélisation 3D comportant à la fois des objets et des sources de...) inutile par la courte durée de vie (La vie est le nom donné :) de l'impacteur). La poussée est de 1750 N pour une accéleration de 25 m/s².

Il est à noter que SMART contenait un mini-CD-ROM, contenant l'enregistrement de 625 000 noms de personnes, qui avait participé au programme de la NASA, appelé " Envoyez votre nom sur une comète " de mai 2003 à janvier 2004. Les organisateurs avaient été surpris de l'enthousiasme des gens pour ce programme.

Déroulement de la mission

Prévu le 30 décembre 2004, le lancement de la sonde a été retardé par la NASA pour permettre d'effectuer plus de tests sur les logiciels. Finalement, le lancement de la sonde a été réalisé le 12 janvier 2005, de la base de 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...), à bord d'une fusée (Fusée peut faire référence à :) Delta 2.

La séparation de l'impacteur s'est produit le 3 juillet 2005 à 6h07 GMT, 1 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...) avant l'impact. Le pilotage 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...) de Smart a été activé 2 heures avant l'impact, ce qui l'a amené a effectuer 3 corrections de trajectoire. C'est ainsi que Smart a percuté la comète comme prévu, le 4 juillet, jour de la fête nationale des États-Unis, à 5h52 GMT. Selon les premières estimations, l'impact a provoqué un cratère de 50 m à 250 m de diamètre.

La sonde a reçu au fur (Fur est une petite île danoise dans le Limfjord. Fur compte environ 900 hab. . L'île couvre une superficie de 22 km². Elle est située dans...) et à mesure les images de la caméra de l'impacteur, caméra qui a fonctionné jusqu'au dernier moment, alors que l'on s'attendait à ce qu'elle soit détruite à l'approche du flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus précisément le terme est employé...) de poussières émises par la comète. Smart a percuté la comète à la vitesse (On distingue :) de 10,2 km/s. La sonde, qui est alors à une distance de 500 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...), a filmé en même temps la scène via ses deux caméras.

Toutes les informations ont été transmises presque en temps réel au 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'organisme responsable de la gestion de toutes les sondes spatiales de la NASA.

Image haute résolution prise par la sonde 67 secondes après l'impact
Image haute résolution prise par la sonde 67 secondes après l'impact

Les télescopes spatiaux Hubble, Spitzer et Chandra (Le satellite Chandra est un télescope à rayons X. Il a été lancé en 1999 par la navette spatiale Columbia lors de la mission STS-93.) ont également observé l'impact pour fournir un complément d'information et comparer certaines de leurs données avec celles de la sonde. Il est à noter que le télescope terrestre européen, le Very Large Telescope (VLT), n'a pu assister à l'impact en raison de sa position par rapport à la comète, mais il participe tout de même à 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...) en étudiant les conséquences de l'impact.

Une future mission ?

Le 20 juillet 2005, la NASA a annoncé que la sonde effectuera bientôt une sixième correction de trajectoire qui lui permettra de survoler la Terre en décembre 2007 et ainsi rester à proximité des planètes intérieures du système solaire (de Mercure à Mars), pour une éventuelle 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...) mission.

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) étasunienne a demandé à tous les scientifiques intéressés, de leur proposer des programmes d'études réalisables par la sonde.

Les résultats

Les premiers résultats de l'impact ont été assez surprenants. L'important jet de poussière et la lumière qui a suivi l'impact a été plus important que prévu. Il s'est avéré que la surface de Tempel 1 était recouverte d'une poussière très fine, " plus comme de la poudre (La poudre est un état fractionné de la matière. Il s'agit d'un solide présent sous forme de petits morceaux, en général de taille inférieure au dixième de millimètre...) de talc (Le talc est une espèce minérale composée de silicate de magnésium doublement hydroxylé de formule Mg3Si4O10(OH)2, pouvant contenir des traces de nickel, de fer, d'aluminium, de...) que du sable " a déclaré un responsable scientifique 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 (études supérieures). Aux...) du Maryland.

Selon l'instrument OSIRIS de la sonde Rosetta (Rosetta est une sonde spatiale conçue par l'Agence spatiale européenne (ESA), ayant pour objectif de récolter des informations sur la comète Churyumov-Gerasimenko.), des scientifiques du 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).) et de l'Observatoire Astronomique (Un observatoire astronomique est un lieu destiné à l'observation astronomique. Les laboratoires modernes sont largement dotés d'instruments scientifiques;...) de Marseille-Provence ont déterminés que le diamètre du cratère est d'environ 30 mètres. Plus de 5 000 tonnes de poussière, 5 000 tonnes de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) et 15 tonnes de glace d'acide (Un acide est un composé chimique généralement défini par ses réactions avec un autre type de composé chimique complémentaire, les bases.) cyanhydrique ont été également éjecté. Ces résultats porte à croire que Tempel-1 est plus dense qu'on ne le pensait.

Plusieurs articles faisant le point (Graphie) sur les résultats de l'impact avec Tempel 1 ont été publié dans l'édition du 9 septembre 2005 du magazine Science et un autre dans la revue Nature du 13 octobre faisant le point sur les résultats obtenu par la sonde Rosetta.

Anecdote

Une astrologue russe, Marina Bai, poursuit le bureau de la NASA en Russie en justice pour violation de ses " valeurs spirituelles et vitales ". Elle estime que la NASA a modifié l'orbite de la comète et que cela perturbe ses horoscopes. Pour les dommages, elle réclame la modique somme de 8,7 milliards de roubles (soit 250 millions d'euros tout de même...) de dommages et intérêts.

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