Cassini-Huygens

  Cassini-Huygens est un projet Europe/USA pour la découverte de Saturne et de son environnement. Un atterrissage sur Titan, le plus gros satellite de Saturne, sera le but de la mission européenne Huygens, tandis que la sonde américaine Cassini, étudiera Saturne pendant 4 ans.

mise à jour le 17/02/01: 
                  le 21/11/01: dépannage - ondes gravitationnelles
                  le 29 mai 2004:  dernières nouvelles
                  le 11 juin 2004: l'approche de Phoebé
                  le 12 juin 2004: déroulement de la mission
                  le 1 juillet 2004: passage entre les anneaux
                  le 3 juillet 2004: 1er survol de Titan

0ù est Cassini ?

  


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22 ans après la 1ère décision, Cassini est en orbite autour de Saturne
Animation de l'insertion en orbite (11 Mo)

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  1. Introduction

    Avec ces magnifiques anneaux mystérieux et sa trentaine de lunes, Saturne est une planète intrigante à plus d'un titre. Sensiblement plus petite que Jupiter, elle fut formée en même temps qu'elle et le Système solaire, il y a quelques 4,5 milliards d'années. Tout comme Jupiter,  elle est principalement constituée de gaz (94% d'hydrogène et 6% d'hélium). Elle est aussi connue pour être plus légère que l'eau. Sa densité plus faible lui permettrait de flotter dans une piscine géante. Saturne possède aussi un important champ magnétique et une atmosphère tempétueuse. Les vents les plus rapides du Système solaire y furent découverts près de l'équateur: 1 800 km/h.

   De la trentaine de lunes qui orbitent autour d'elle, Titan est la plus grosse(5150 km de diamètre) et aussi la plus intéressante, car elle est la seule à posséder une atmosphère. Bien que la température y soit très basse (<-200°C), scientifiquement parlant, elle offre des possibilités de vie prébiotique. A l'impact ,une seule photo prise à l'aide d'un flash.

la plus mystérieuse découverte de Cassini: les anneaux.   Mais la partie pittoresque de cette aventure va consister aussi à étudier ce qui fut la plus mystérieuse découverte de Huygens et Cassini: les anneaux et leur division. Ils sont en réalité constitués d'une quantité impressionnante de blocs de toutes tailles, allant de la poussière au "building", orbitant autour de la planète. Ils forment autant d'objets en orbite qu'il y a de matière, représentant ainsi des centaines d'anneaux, se rassemblant sur une faible épaisseur, mais sur une largeur similaire à la distance Terre-Lune. Ils pourraient être les résidus de comètes, de restes de planétésimaux du début de la formation du Système solaire. Ils voyagent à des vitesses différentes interagissant entre eux aux rythmes des marées gravitationnelles et de la limite de Roche. Ce qui les rend si mystérieux est leur pouvoir de réfléchir la lumière du Soleil de diverses manière compte tenu de la composition des poussières. Des poussières réémettent et d'autres absorbent, ce qui donnent les lignes brillantes ou sombres.

  C'est pour toutes ces raisons que la mission Cassini-Huygens est le plus importante de toutes les missions qui furent effectuées. La sonde principale (USA) restera en orbite pendant au moins 4 années pour étudier le monde saturnien et la sonde européenne Huygens effectuera un plongeon sur Titan en retransmettant à l'orbiter toutes les infos qu'elle pourra recueillir.

http://saturn.jpl.nasa.gov/overview/images/saturn-rings-th.jpg

 

  1. Présentation

   Cassini-Huygens est une coopération internationale entre 3 agences. 17 nations ont contribué à la construction de la sonde, qui sera la dernière sonde aussi importante. L'Orbiter fut construits sous la direction du JPL (NASA). La sonde Huygens fut construite par l"agence européenne ESA. L'agence spatiale italienne a fourni l'antenne à grand gain. Plus de 200 scientifiques du monde entier travailleront sur le traitement des données.

   Le modèle en 3D: http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=31385

la sonde Cassini est l'engin le plus grand, le plus lourd et le plus complexe jamais construit.
http://saturn.jpl.nasa.gov/overview/images/spacecraft-rotating-11.gif

  Du nom de l'astronome français Jean Dominique Cassini* (1625-1712) qui découvrit la division sombre entre les anneaux A et B, la sonde Cassini est l'engin le plus grand, le plus lourd et le plus complexe jamais construit. L'orbiter seul pèse 2150 kg. Avec les 350 kg de la sonde européenne Huygens ( en l'honneur du physicien hollandais qui découvrit  (1656) les anneaux de Saturne et son premier satellite au moyen d'une lunette astronomique de sa fabrication, Christiaan Huygens* -1629/1695. Sa devise était le monde est ma patrie et la science ma religion), l'adaptateur au lanceur et les 3132 kg de carburant, l'engin pesait au lancement 5634 kg. Seules les 2 sondes soviétiques Phobos furent aussi lourdes. Sa hauteur est de 6,8 m pour une largeur de plus de 4 m (diamètre de l'antenne grand gain). Cette complexité fut requise pour satisfaire l'approche de Saturne et l'incroyable mission scientifique qui l'attend. Cassini dispose de 1630 circuits d'interconnexion, 22000 fils de connexions et de plus de 14 km de câblage.
   Cassini disposera d'une antenne parabolique, à grand gain, fixe pour éviter que ne se renouvellent les problèmes de blocage rencontrés lors du déploiement de l'antenne de Galiléo.

*Cassini fut le premier directeur de l'observatoire de Paris (1672). Il établira la carte de France par triangulation. Il découvrit l'existence de 3 satellites et remarqua la séparation sombre entre les anneaux, qui porte son nom.

*Huygens découvrit la nature ondulatoire de la lumière en 1690. Il définit aussi la force centrifuge et le moment d'inertie. Il énonce les lois du pendule qui seront utilisées dans la construction des horloges et sera l'inventeur du ressort spirale permettant la construction des montres. A l'invitation de Colbert, il s'installa en France en 1681 et entra à l'Académie des Sciences.

Cassini disposera d'une antenne parabolique, à grand gain

http://saturn.jpl.nasa.gov/spacecraft/images/caps1.jpg

Caméra grand angle de 200 mm de focale et f = 3,5

Caméra grand angle de 200 mm de focale et f = 3,5
http://saturn.jpl.nasa.gov/spacecraft/images/iss-wac2.jpg

 

Caméra petit champ de 2 m de focale et f = 10,5

Caméra petit champ de 2 m de focale et f = 10,5
http://saturn.jpl.nasa.gov/spacecraft/images/iss-nac2.jpg

 http://www.rssd.esa.int/Huygens/Spacecraft/Cassini.html

http://saturn.jpl.nasa.gov/spacecraft/

 

  1. Transmissions

   Par suite de l'éloignement de Saturne, les transmissions vont devenir un problème important. La distance de la Terre à Saturne variera de 8,2 à 10,2 UA (1unité astronomique = 150 millions de km) soit de 1,2 à 1,5 milliards de km. Cela va entraîner des durées de transmissions de 68 à 84 mn. Ainsi, les contrôleurs de vol devraient attendre entre 2 et 3 heures pour savoir si l'ordre a été correctement exécuté. Il est donc impossible de travailler en temps réel. Les instructions ont donc été enregistrées pour que l'ordinateur de bord pilote les opérations. 

  1. Source d'énergie

 

  La distance de Saturne au Soleil étant très grande (1,5 milliards de km) la quantité d'énergie reçue par la sonde à cette distance est 100 fois moindre qu'au niveau de l'orbite terrestre. Des panneaux solaires gigantesques auraient été nécessaires au détriment de l'instrumentation scientifique. Il fut donc nécessaire d'avoir recours à " l'énergie atomique ".
  3 générateurs radio-isotopiques thermoélectriques (RTG) sont donc utiliser pour fournir la quantité nécessaire. Au bout de 11 années de vie, la sonde disposera encore d'une  puissance de 628 watts. 
  C'est la chaleur issue de la radio-activité du plutonium qui est convertie, à l'aide de thermocouples , en électricité. Ce sont les mêmes générateurs qui furent utilisés pour Galiléo (autour de Jupiter) et Ulysse (autour du Soleil)

C'est la chaleur issue de la radio-activité du plutonium qui est convertie, à l'aide de thermocouples , en électricité.
http://saturn.jpl.nasa.gov/spacecraft/images/rtgcutout.jpg

 

  1. Réaction de gravitation

  Le 15 octobre 1997 à 10:43 UTC, une fusée Titan IVB/Centaur a lancé depuis Cap Canaveral la sonde Cassini-Huygens ( 5 650 kg) à destination de Saturne. Par suite de l'explosion de Challenger en janvier 1986, la Nasa n'utilisa plus d'étage additionnel dans la soute de la Navette, pour permettre aux engins de Les planètes sont utilisée comme accélérateur grâce à l'attraction qu'elles exercent dans le milieu interplanétaire quitter la banlieue terrestre avec une vitesse de libération suffisante (14 km/s pour les planètes et 11 km/s pour la Lune). De ce fait une technique astucieuse est utilisée: la réaction de gravitation. Les planètes sont utilisée comme accélérateur grâce à l'attraction qu'elles exercent dans le milieu interplanétaire. Elles attirent la sonde en accroissant sa vitesse et celle-ci étant très élevée en passant à proximité de l'astre qu'elle est alors déviée et éjectée dans une autre direction avec une vitesse supérieure à celle qu'elle avait en arrivant prés de l'astre. Celui-ci agit comme une fronde et permet l'élancement vers le Système solaire extérieur.

  Le premier survol de Vénus eut lieu le 26 avril 1998 à 284 km au-dessus de la surface de la planète, puis le second survol le 24 juin 1999 à la vitesse de 13,6 km/s. Elle revint ensuite sur ses pas pour frôler la Terre le 18 août 1999 à la vitesse de 19 km/s. L'assistance gravitationnelle des planètes permis de gagner 75 tonnes de carburant lors du lancement. L'approche de Saturne se fera à la vitesse de 5,2 km/s, qu'elle atteindra le 1 juillet 2004 après avoir parcourue 3,2 milliards de km.

L'approche de Saturne se fera à la vitesse de 5,2 km/s, qu'elle atteindra le 1 juillet 2004 après avoir parcourue 3,2 milliards de km.

 

     La Terre lors du survol du 18 Août 1 999 à 5h30 et 1 171 km d'altitude. On remarquera l'Amérique du sud et l'Antarctique.

La Terre lors du survol du 18 Août 1 999 à 5h30 et 1171 km d'altitude.

 

  Grâce à la réaction de gravitation, la plus grande accélération a eu lieu au large de Jupiter. La fenêtre de lancement fut ajustée pour obtenir le meilleur coup de pouce de la planète géante le 30 décembre 2000 avec une vitesse acquise de plus de 47 km/s.

  Aujourd'hui la sonde continue sa route vers Saturne, après avoir surveiller Jupiter jusqu'à la fin Mars 2001, qu'elle va atteindre le 1 juillet 2004. Voici la trajectoire simulée par ordinateur.  

Voici la trajectoire simulée par ordinateur.

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  1. Jupiter 

7 octobre 2000 - 1ère image noir & blanc  

Cassini a photographié Jupiter depuis 84,1 millions de km, le 1 octobre à 15h26 UT  Cassini-Huygens a photographié Jupiter depuis 84,1 millions de km, le 1 octobre à 15h26 UT. La photo en noir et blanc permet déjà de se rendre compte de la qualité des images et vérifie le bon fonctionnement du matériel.  Les images couleur viendront dans les jours prochains. Le plus petit détail mesure 500 km. On aperçoit un noyau sombre au centre du cyclone que représente la Grande Tache. Elle peut contenir 4 Terre.  
   Parti le 15 octobre 1997, Cassini-Huygens a déjà survolé Vénus et la Terre (18 Août 1999, à 5h30, à 1171 km au-dessus du Pacifique). Elle a franchi début avril 2000, avec succès, la ceinture des astéroïdes sans encombre, après y être entré le 20 dec 1999. C'est la 7e sonde à franchir cet obstacle sur la route de Jupiter. La 1ere fut en 1972, Pioneer 10. Cassini en a profité pour photographier, à 1,6 millions de km, l'astéroïde 2685 Masursky, dont la taille estimée est de 15 à 20 km.  Le survol de Jupiter a eu lieu le
30 décembre 2000 afin que, par réaction de gravitation, elle atteigne Saturne le 1 juillet 2004 . La sonde européenne Huygens sera larguée sur Titan le 30 nov 2004.

10 octobre 2000 - 1ère image en couleur .

  Jupiter et Europe vus par la sonde Cassini-Huygens, en route vers Saturne. Ils sont séparés par 670 000 km et le diamètre d'Europe est de 3 000 km. La limite de résolution est de 500 km

image a été prise au zoom, le 4 octobre 2000, à une distance de 84,7 millions de km.

  Cette image a été prise au zoom, le 4 octobre 2000, à une distance de 84,7 millions de km. 3 photos (bleu, vert, rouge) furent nécessaires pour restituer une image identique à celle vue à l'aide d'un télescope. Elle est aussi similaire à celle des sondes Voyager d'il y a plus de 21 ans, ce qui illustre l'incroyable stabilité des modèles météo. Les bandes parallèles sombres et claires et d'autres particularités sont des structures quasi permanentes qui survivent en dépit de l'activité intense régnant à petite échelle. La longévité des larges structures est une propriété intrinsèque des courants qui circulent dans l'énorme boule de gaz. Les bandes sombres observées au nord comme au sud peuvent apparaître et disparaître en quelques jours. Le même comportement a été observé à l'époque des sondes Voyager.

 Ce qui est visible sur cette image n'est que le sommet des nuages. A l'inverse de la Terre, où l'eau seulement se condense en nuage, autour de Jupiter, l'atmosphère est variée. Le brassage de ces différents constituants donne ces variétés de couleur et des vortex spectaculaires (Grande Tache). La tache caractéristique située au nord de l'équateur et à droite, est l'endroit où a pénétré le pénétrateur de la sonde Galiléo en 1995. Ce sont des points chauds où la couverture nuageuse est réduite permettant à la chaleur, des couches profondes, de s'échapper vers l'espace.

   La sonde se trouvait à 3,8° au-dessus de l'équateur, lorsque cette photo fut réalisée et elle approchait avec un angle de 20° par rapport à l'alignement au Soleil. A la mi-novembre cet angle fut de 18°. La distance avait tellement diminué que 4 photos (avec l'angle de champ de la photo ci-dessus) furent nécessaires pour couvrir la planète. Pendant ce laps de temps, de nouveaux satellites furent recherchés. C'est à la mi-décembre que l'angle tomba à 0°. Commença alors l'observation des anneaux et des satellites. Le 18 décembre une approche du plus petit satellite, Himalia, a été réalisée. Pendant ce survol, il a fallu 9 images pour couvrir Jupiter. Une étude approfondie des atmosphères des satellites fut entreprise.

   La distance minimale d'approche fut de 136 rayons joviens soit 9,72 millions de km. Le 15 janvier , la sonde était à 18 millions de km et 3° au-dessus de l'équateur jovien. Elle se retourna et regarda le monde jovien tout en s'éloignant. Elle prit sa dernière photo de Jupiter le 22 mars 2001.

   Bien que la résolution ne soit pas si élevée que celle des sondes Voyager et Galiléo, la faible vitesse du survol et la capacité de transfert d'infos à haut débit, ainsi que la large bande spectrale et la grande précision photométrique de l'ISS (Imaging Science System) font qu'il est possible d'acquérir des images CCD de haute qualité sur l'étendue des changements atmosphériques sur plusieurs mois et des sondages de l'atmosphère à diverses longueurs d'ondes.

 Voir aussi Jupiter et Io grand format.      

14 octobre 2000  - Problème de communication 

  Les ingénieurs de la Nasa travaillent avec leurs partenaires européens (ESA) sur un problème de communication entre la sonde Huygens et Cassini. Huygens doit descendre au bout d'un parachute dans l'atmosphère de Titan

 Huygens doit descendre au bout d'un parachute dans l'atmosphère de Titan, la grosse Lune de Saturne, à la fin 2004 (vue d'artiste ci-contre), pendant que Cassini commencera l'étude de Saturne.

  Le problème, qui fut identifié début septembre, lors de tests au centre opérationnel de Darmstadt (Allemagne), implique un appareil radio fournit par l'ESA pour recevoir le signal de la sonde Huygens pendant sa descente dans l'atmosphère de Titan. Selon les tests, le signal envoyé par Huygens à Cassini doit changer de fréquence en relation avec le déplacement rapide des deux engins. C'est l'effet Doppler-Fizeau, nom des 2 physiciens (Autrichien et Français) qui ont, indépendamment l'un de l'autre, découvert l'effet de déplacement des fréquences d'une source de vibrations en mouvement. Les tests ont montré que le récepteur de l'ESA, installé sur Cassini, ne recevait pas tous les signaux que Huygens envoyait. http://www.esa.int/export/images/Huygens34617_L.jpg

   Une enquête a été diligentée par le patron de l'ESA, Mr R. M. Bonnet, pour comprendre pourquoi le problème n'avait pas été identifié avant le lancement et vérifier si ce comportement ne compromettait pas la mission et n'impliquait pas d'autres sondes de l'ESA.

   Les mesures, hors tolérances, sont causées par l'effet Doppler-Fizeau sur la sous-porteuse des données. Elles sont en dehors de la bande passante de la boucle de réception. Essentiellement, cela signifie qu'elles peuvent être supérieures de 10 dB (3 fois) à ce qui était prévu. La vérification avant le lancement fut parachevée par une série d'analyses et de tests au sol. Ce paramètre ne fut pas isolé durant le processus de vérification.

   Les options pour récupérer la situation éloigne la distance de survol et préconise une approche plus lente. En un mot tout ce qui va minimiser l'effet Doppler-Fizeau sera bon à prendre. Toutes ces modifications demandent un accord total entre l'ESA et la NASA. Le nouveau scénario doit prendre en compte les buts scientifiques des 2 sondes.  

  Finalement le problème fut résolu en modifiant l'orbite afin de ralentir Cassini. C'est un ingénieur italien, qui, croyant bien faire, à augmenter le gain d'un ampli sans se rendre compte qu'il diminuait sa bande passante.

  Pour le Dr Jay Bergstrahl, Scientifique au programme Cassini, quartier général de la Nasa à Washington DC, le programme a jusqu'ici donné un avant goût appétissant de son énorme potentiel scientifique. La sonde a fonctionné parfaitement depuis son lancement, il y a 3 ans. Nous pouvons regarder devant nous car de plus grandes choses vont se produire dans les mois qui viennent. Nous sommes, bien sûr, concernés par les communications avec la sonde Huygens, mais, dans les affaires, c'est en travaillant que surgissent les solutions. (retour mission Huygens)

 

13 décembre 2000

 La vue ci-dessous montre Jupiter à 19 millions de km de Cassini.

 

  La vue ci-dessous montre Jupiter à 19 millions de km de Cassini-Huygens. Nous voyons les latitudes moyennes de l'hémisphère Nord. Sur cette photo, prise le 13 décembre 2000, la résolution est de 114 km. De nombreux vortex (tourbillons) qui sont autant de cyclones, se déchaînent. Des éclairs ont été vus dans cette zone.

18 décembre 2000

   La flèche indique Himalia. L'image insérée représente un agrandissement de 10. Le plus brillant satellite extérieur de Jupiter a été photographié à l'aide de la caméra grand angle, dans le proche infra-rouge, à 22h46 et à une distance de 4 439 324 km. Temps de pose 1 seconde et résolution 27 km/pxl (pixel). La flèche indique Himalia. Le nord est en haut bien que cela ne signifie pas grand chose. L'image insérée représente un agrandissement de 10. Il est évident que ce n'est pas un astre sphérique. Il est possible que ce soit un astéroïde capturé par Jupiter. Ce qui expliquerait ses formes irrégulières. Les dimensions estimées sont de 160 km dans le sens Nord-Sud. Il est semblable aux lunes ci-dessous: Thébe, Amalthée, Métis.

 

Himalia est semblable aux 3 lunes Thébe, Amalthée, Métis.

  retour à Cassini

  1. But de Cassini-Huygens

  C'est l'étude de la planète Saturne et de son environnement, que les sondes Voyager ont permis d'entrevoir à 100 000 km, lors d'un survol rapide en 1980 et 1981. Saturne est une boule de gaz 10 fois plus grosse et 100 fois plus massive que la Terre. Elle est composée de 94% d'hydrogène et 6% d'hélium.
  Cassini
-Huygens est un vestige des grosses missions conçues dans les années 80. Aujourd'hui, c'est la politique du petit, pas cher et rapide qui prédomine. La mission de cette super sonde, après une étude de l'espace interplanétaire pendant 6 ans, est d'étudier, 4 années durant, Saturne, ses anneaux et ses satellites. 
  Cette mission marquera la fin d'une époque, contraintes budgétaires obligent.

  1. La mission Huygens

  C'est lors du survol de Titan par Voyager 1 le 12 novembre 1980 et après la découverte d'acide cyanhydrique, que Daniel Gautier, astronome à Meudon, eut l'idée d'une étude de Titan. Cette découverte présupposait une chimie organique complexe au sein de son atmosphère. Parallèlement un astronome allemand, d'origine chinoise, Wing Hip, eut l'idée d'étudier la magnétosphère de Saturne. Ensemble ils répondirent à un appel d'idées lancé par l'ESA en 1982. Ce n'est qu'en 1988 que le projet fut accepté. C'est un projet européen.

  A 1,5 milliards de km du Soleil, au cours de sa première orbite autour de Saturne qu'elle  frôlera à 18 000 km le 1 juillet 2004, elle larguera la sonde Huygens le 24 décembre 2004. Le 26, Cassini effectuera une manoeuvre d'écartement qui lui permettra de suivre la capsule pendant la descente. Après un vol autonome de 21 jours, elle entrera dans l'atmosphère de Titan le 14 janvier à la vitesse de Mach 22,5, à l'altitude de 1 270 km. D'une masse de 319 kg, Huygens entrera le  dans l'atmosphère de Titan à la vitesse de 5,63 km/s. Une ½ heure avant cette rentrée, Huygens aura été réactivée. Ensuite l'intelligence artificielle et les batteries lui procureront un fonctionnement de 153 mn garanties. L'entrée dans l'atmosphère devrait être rude par le passage de mach 22,5 à mach 1,5 (de 5 630 m/s à 400 m/s) en 2mn. La capsule sera freinée par le bouclier thermique de 2,7 m de diamètre et un angle d'ouverture de 60° en forme de cône, jusqu'à Mach 1,5 (altitude de 150 à 180 km). La température, issue des frottements, atteindra 1 800 degrés. Le bouclier est capable d'encaisser un flux thermique de 1 MW/m². Il pèse 79 kg et est constitué de fibres en silicium noyées dans une résine phénolique.  Alors le parachute guide s'ouvrira . La vitesse diminuera jusqu'à 100ms et le bouclier sera largué. Vers 170 km, une fois stabilisée, un gros parachute se déploiera et les mesures commenceront 30 secondes plus tard. D'un diamètre de 8,3 m, celui-ci acheminera la sonde en douceur pendant 15 mn, le temps que le bouclier s'éloigne à grande vitesse. Mais, pour que la descente  ne dure pas trop longtemps (durée de vie des batteries), un plus petit parachute (2,5 m) s'ouvrira et guidera Huygens plus rapidement vers le sol de Titan. Pendant les 2,5 heures de descente, 6 instruments enregistreront la température, la pression, la nature du gaz, la présence de molécules organiques et la vitesse des vents. Mais le problème de dialogue rencontré pose une inconnue: l'élimination de l'effet Doppler. Une solution consisterait à enregistrer les données scientifiques de la  première phase de descente dans l'atmosphère de Titan pour les restituer à la fin de la mission. Une autre solution serait de modifier la trajectoire de Cassini pour éviter l'effet Doppler des transmissions en provenance de la capsule. Mais la Nasa voudrait éviter de changer la trajectoire de Cassini. Aussi, la première méthode pourrait être privilégiée. S'il y avait toutefois une perte de contact avant la restitution des données, les scientifiques perdraient environ 20 % de la mission (Air&cosmos  n°1783).

  Pendant que Huygens s'enfoncera toujours plus bas dans les nuages de Titan, une mini caméra infra-rouge et à 3 objectifs prendra des images  de la surface, dans les 200 derniers mètres de la descente et les convertira en images visibles. Un petit radar mesurera l'altitude en permanence. A moins de 1 000 m le sondeur acoustique est configuré. Peu de temps avant  l'impact, à T0 + 133mn33s, une lampe est allumée pour éclairer la scène.  Une seule photo est prévue à l'impact. Lors de l'atterrissage à la vitesse de 5 à 6 m/s, la consistance du sol sera mesurée.  Si la sonde se pose sur un océan de méthane, elle flottera. Ce sera la  grande inconnue. L'impact aura lieu à T0 + 137mn38,375s. Sept modèles de sol ont été élaborés pour concevoir l'instrumentation. Six expériences mesurant la surface, la météo et l'atmosphère ont été prévues.   

    Si l'orientation de l'antenne est correcte, des signaux seront perçus pendant 3 mn et peut-être jusqu'à 30 mn après l'impact (jusqu'à épuisement des batteries). N'oublions pas que la température est inférieur à - 180°C.

   Huygens transmettra ses données à la cadence de 8 kbits/s vers Cassini qui pointera sa grande antenne vers Huygens pendant 3 heures. Cela permettra d'assurer la réception des signaux pendant 43 mn après l'atterrissage pour une descente nominale de 137 mn. Les données seront stockées à bord de Cassini dans deux enregistreurs état solide pour les transmissions vers la Terre dès que Cassini sera redirigée vers la Terre, après la totalité de la mission Huygens. Les signaux mettront 67 à 85 mn pour nous parvenir.

  L'ellipse d'incertitude à l'atterrissage est étroite en latitude, mais longue de 200 km en longitude. 

   De la protection thermique aux techniques de pilotage hypersonique et de rentrée atmosphérique en passant par les codes de calcul aérodynamiques, Huygens est l'un des rares programmes qui ait mobilisé l'ensemble de nos compétences a déclaré André Motet, directeur adjoint d'Aérospatiale (aujourd'hui EADS) qui assure la maîtrise d'œuvre.

   Quant à Cassini qui sera en orbite 1500 km plus haut, au-dessus des nuages opaques, elle sera la confidente de Huygens pendant 3 heures avant de disparaître à l'horizon. Elle restera 4 ans en orbite autour de Saturne, avec 45 survols de Titan, dont 30 fois à moins de 1 000 km. Ceci permettra d'obtenir une cartographie radar très détaillée.

  Titan est le 2e plus gros satellites du Système solaire après Ganymède  satellite de Jupiter (5 150 km contre 5 260 km). Il est le seul à posséder une fine atmosphère composée d'azote et de méthane (6%). Dans cette atmosphère, la décomposition photochimique du méthane produit de l'éthane, de l'acétylène, du propane et le méthane forme du cyanure d'hydrogène en se combinant avec des atomes d'azote. Par ailleurs, il se produit une polymérisation de l'acétylène avec le cyanure d'hydrogène. Sur Titan, il devrait y avoir des nuages, des pluies, des rivières et des lacs de méthane. Le satellite ressemble à une petite planète: les conditions atmosphériques seraient celles de la Terre, il y a plusieurs milliards d'années. L'environnement est pré-biotique, mais on ne s'attend pas à déceler une activité biologique en raison de la température très basse (- 200°C en altitude et -180°C en surface). Les scientifiques attendent de trouver de grosses molécules complexes qui ont servi de briques pour l'apparition de la vie.

 

Huygens entrera le 14 janvier 2005 dans l'atmosphère de Titan à la vitesse de 5,2 km/s.

  1. L'approche de Phoebé

 La dernière correction de trajectoire a eu lieu le 27 mai 2004. Ainsi Cassini pourra passer le 11 juin 2004 à 22h56 heure française (1:56 p.m. Pacific Time) à 2 000 km de Phoebé, le satellite le plus éloigné de Saturne. Cassini sera à 19 jours de son arrivée dans la banlieue de Saturne. Une dernière correction de trajectoire est programmée pour le 16 juin et l'arrivée pour le 30 juin. Cassini sera alors le premier engin spatial en orbite autour du Seigneur des anneaux et ce pour une durée espérée de 4ans. L'image de Phoebé ci-contre fut prise par Voyager 2 en 1981 depuis une distance de 2,2 millions de km.Les anneaux et la quarantaine de satellites sont au programme. Les images obtenus seront 1000 fois meilleures que celles de Voyager.

 Phoebé est le satellite le plus éloigné de Saturne. C'est un petit satellite de forme irrégulière de 220 km de diamètre, qui gravite à 12,952 millions de  kilomètres de Saturne, soit 4 fois plus loin que le premier des plus importants satellites: Iapetus. Une approche ne sera pas possible. Il est sur une orbite rétrograde. Très sombre, son albédo n'est que de 6%. Il tourne sur lui-même en 9,25 heures (9:16). Il parcourt son orbite autour de Saturne en 18 mois. Son orbite est inclinée de 30° par rapport à l'équateur de Saturne. Contrairement aux autres satellites de Saturne, sauf Hypérion, il ne présente pas toujours la même face à Saturne. Il est possible que ce soit un objet de Kuiper capturé. L'image de Phoebé ci-contre fut prise par Voyager 2 en 1981 depuis une distance de 2,2 millions de km.
http://saturn.jpl.nasa.gov/operations/approach.cfm

   Il est possible que Phoebé soit couvert de glace d'eau, selon des mesures effectuées par les observatoires terrestres. Son albédo et sa rotation rétrograde laissent à penser qu'il serait un objet de Kuiper capturé, comme Pluton ou Sedna. Un objet capturé est un corps céleste qui est attrapé par la gravitation d'un corps beaucoup plus gros, généralement une planète.

   La ceinture de Kuiper regorge de petits corps glacés au-delà de l'orbite de Pluton. Ils n'ont jamais pu être accumulés par la gravitation pour former une planète. La noirceur et la forme originale de Phoebé peuvent laisser supposer qu'il appartient à certains blocs qui formèrent les planètes sur des orbites beaucoup plus proches du Soleil et de ce fait apporter des indices sur la formation du Système solaire. Une théorie suggère que la couleur sombre de Phoebé, tout comme celle de la face visible de Iapetus, une autre lune de Saturnes, que  serait causée par une abondance de thiolin, un matériau organique se présentant comme un résidu collant, cireux et de couleur rouge foncée. Ce sont de fines particules qui seraient à l'origine de la brume brunâtre qui entoure Titan. Le thiolin qui recouvrirait Phoebé pourrait, selon les responsables du programme, être abiotique signifiant qu'il ne serait pas fabriqué par des matériaux organiques. Certains présument que le thiolin est un sous-produit naturel issu de la chimie organique des matériaux carbonés qui composent Phoebé. Les poussières cométaires en seraient un bon exemple.

   Depuis sa découverte en 1898, Phoebé a suscité l'intérêt des astronomes parce qu'il est très différent des autres lunes de Saturne. Si Cassini constate que sa surface est vraiment faite de matériaux organiques carbonés, les scientifiques pourront utiliser les informations pour comprendre l'origine et la formation du Système solaire. Peut-être que des acides aminés y sont présents, ce qui changerait tout sur les origines de la vie !

Carolina Martinez (818) 354-9382 Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif.

Dwayne Brown (202) 358-1726 NASA Headquarters, Washington

3 vues de Phoebé par Cassini
http://www.nasa.gov/images/content/60366main_PIA06062-516-172.jpg

   Ces 3 images de Phoebé prises la semaine dernière (entre le 4 et 7 juin) par Cassini sont 2 fois meilleures que celles transmises par Voyager 2 en 1981. Nous y voyons un fort contraste indiquant une topographie contrastée et une différence d'albédo des matériaux. de gauche à droite l'angle formé par le Soleil, Saturne et la sonde est de 87°. Les distances sont respectivement de 4,1 millions à 2,5 millions de kilomètres. L'échelle est de 25 km à 15 km par pixel.

 

Saturn's moon Phoebe
http://www.nasa.gov/images/content/60438main_PIA06063_516-290.jpg

   Au fur et à mesure que Cassini s'approche de Phoebé, les détails nous apparaissent de mieux en mieux. Les images ci-dessus furent prises 13 h avant le survol historique. Phoebé tourne sur lui-même en 9h16mn. Nous voyons les 2 hémisphères. un grand cratère d'environ 50 km est visible sur l'image de gauche. Sur l'image de droite apparaît un corps criblé de cratères de toutes tailles avec, à l'intérieur, une grande variation de brillance. Les caractéristiques ressemblant à des falaises peuvent être des limites entre cratères. En dépit de sa topographie accidentée, la forme de Phoebé tend vers la rotondité plus que vers la forme irrégulière.

   Les 2 vues furent prises avec un angle de 87° formé par le Soleil, Saturne et la sonde. Les distances respectives sont de 956 000 km à gauche et 658 000 km à droite. Les résolutions sont de 5,7 et 3,9 km par pixel. Pour faciliter l'observation, les images ont été amplifiées par interpolation linéaire. Pas de traitement de contraste.

  Ci-dessous l'approche de Phoebé du  11 juin où Cassini est passée à environ 2 068 kilomètres, côté obscur. Cassini a pointé ses instruments vers Phoebé pendant le survol à 20 900 km/h, puis quelques heures plus tard pointa son antenne vers la Terre, où furent reçues les images. Elles seront diffusées tardivement aux USA, le 12 juin.


http://www.spacedaily.com/images/saturn-phoebe-desk-1024.jpg

   Cette image spectaculaire nous montre clairement le passage accidenté de Phoebé qui a conservé son visage depuis la création du Système solaire, lors de la guerre des mondes. Il est clair que de nouveaux points de vue vont émerger de la connaissance de ce petit satellite, le plus externe du monde de Saturne. Nous remarquons beaucoup de cratères de plus d'un kilomètres, mais aussi beaucoup de plus petits. Cela signifie que Phoebé fut soumis à des percussions de tout ordre. Il sera intéressant de savoir si ces percuteurs provenaient du Système solaire interne ou bien d'au-delà. Il est possible que Phoebé puisse être le parent d'un autre satellite externe, plus petit que lui,  possédant aussi une orbite rétrograde. Lors d'un "big one", le satellite originel aurait été fracturé donnant des morceaux plus petits, en orbite rétrograde. Beaucoup de ressemblance avec les satellites martiens.

  Tous les 11 instruments ont parfaitement fonctionné et les données correctement rapatriées sur Terre. Les scientifiques font créer une carte à partir de ces données pour déterminer la composition, la masse et la densité. Cela va prendre plusieurs jours pour obtenir des résultats.

  1. Déroulement de la mission

  Après un voyage de 7 ans (lancée en octobre 1977), la sonde Cassini a d'abord survolé Phoebé, le 11 juin 2004 à 2 068 km. Puis, elle se placera en orbite autour de Saturne le 1 juillet entre 3h12 et 4h48 heure française, pour un séjour de 4 ans ou 76 orbites. Le moteur sera allumé pendant 96 mn pour placer Cassini sur une orbite 19 980 / 10 millions de km, inclinée à 16,8°. A cette occasion, Cassini passera dans les anneaux avec l'antenne grand gain (4 m) placée devant pour la protéger des particules qu'elle pourrait croiser. Les images prises par le télescope Hubble et Cassini elle-même ont montré que l'endroit n'était pas dangereux. La première tache de la sonde sera de photographier les objets des anneaux.


http://spaceflightnow.com/cassini/images/040612soiplanet.jpg

  La sonde sera sûrement amenée à prolonger sa présence grâce à son générateur radio-isotopiques (RTG) la mettant à l'abri de tous problèmes énergétiques. D'autre part, elle n'aura pas à subir les flots de particules issus de la planète, n'étant pas menacée par des radiations. Seuls les réserves d'ergols (3 132 kg) limiteront la mission.

  L'orbiter (2 125 kg) va étudier Saturne, ses 7 anneaux (éloignés de 66 000 à 181 000 km) et sa quarantaine de satellites, dont plus d'une dizaine découverts depuis 5 ans, faisant apparaître le système de Saturne comme un mini Système solaire. Il effectuera 52 survols.


http://spaceflightnow.com/cassini/images/040612orbits.jpg

  Titan, le plus gros satellite, sera survolé 45 fois avec environ 30 survols à ~ 950 km. 

   En 2005 voici les survols programmés:

  • - Titan: 14 Janvier 2005
  • - Titan: 15 Février 2005
  • - Encelade: 9 Mars 2005
  • - Titan: 31 Mars 2005
  • - Titan: 16 Avril 2005
  • - Encelade: 14 Juillet 2005
  • - Titan: 22 Août 2005
  • - Titan: 7 Septembre 2005
  • - Hypérion: 26 Septembre 2005
  • - Dioné: 11 Octobre 2005
  • - Titan: 28 Octobre 2005
  • - Rhéa: 26 Novembre 2005
  • - Titan: 26 Décembre, 2005

 

 

  Iapetus possède une face brillante qui renvoie 50 % de la lumière, tandis que l'autre, sombre, ne reflète que 3 à 4 %. Encelade a une surface probablement constituée de glace pure. Mimas est couvert de cratères, tout comme Téthys. Hypérion de forme irrégulière, avec une rotation chaotique, est couvert de glace et pourrait contenir des éléments organiques. Dioné lourdement cratérisé, semble avoir une activité interne.

  1. Correction de trajectoire du 16 juin 2004

 Cassini traversera l'espace libre entre les 2 anneaux F et G  
http://www.nasa.gov/images/content/61486main_soi_earth1.jpg

 

  Après exécution d'une correction de trajectoire réussie ce mercredi, la sonde Cassini est maintenant dans son approche finale de  Saturne. C'est la dernière avant l'insertion en orbite. Le vaisseau spatial fonctionne normalement et se trouve en excellente santé. La manoeuvre était nécessaire pour ajuster la course du vaisseau au travers des anneaux, le 30 juin. Cassini traversera l'espace libre entre les 2 anneaux F et G. La traversée s'effectuera avec la grande antenne parabolique tournée vers l'avant, afin de protéger la sonde contre d'éventuelles particules. L' anneau F se trouve à 140 210 km de Saturne avec une largeur de 500 km. L'anneau G est à 165 800 km de Saturne avec une largeur de 8 000 km. 

   Pendant cette manoeuvre, le moteur principal fut allumé pendant 38 secondes pour ralentir Cassini de 3,6 mètres/seconde. Dans les jours à venir, les directeurs de vol évalueront les données pour vérifier si Cassini-Huygens est sur la bonne voie. Tout indique que l'engin se dirige vers le point cible.

 

http://spaceflightnow.com/cassini/images/040612arrival.jpg

  1. Programme d'insertion

 Ajouter 6 h pour obtenir l'heure française ou européenne (AM = matin et PM = après-midi)

http://spaceflightnow.com/cassini/images/040612soitimeline.gif

    Passage au plus proche de Saturne à 6h03 heure française, 9 minutes avant l'extinction des moteurs. Les premières images  et les données sont attendues par les scientifiques, pour 14h39 heure française.

  1. Les anneaux

 Cassini a traversé les anneaux  F et G de Saturne, comme prévu,  le 1 juillet 2004, avec l'antenne grand gain (4 m) placée devant pour le protéger des particules qu'il aurait pu croiser. Cassini-Huygens s'est placé en orbite autour de Saturne pour un séjour de 4 ans ou 76 orbites. Le moteur fut allumé pendant 96,4 mn et plaça Cassini sur une orbite 19 980 / 10 millions de km, inclinée à 16,8°.

 


http://photojournal.jpl.nasa.gov/jpeg/PIA06536.jpg

Les anneaux vus par Cassini-Huygens
http://www.colorado.edu/news/reports/cassini/images/A_Ring.jpg

D'autres images: http://www.nasa.gov/mission_pages/cassini/main/index.html

   Cassini a pris cette image lors de la traversée du système d'anneaux. Il commence de l'intérieur par les anneaux D,  C,  B et  A suivis des anneaux de F, de G et de E. Cette photographie prise dans l'ultraviolet montre des changements de composition des anneaux A, B et C et suggère qu'il y a plus de glace vers la partie externe des anneaux. La couleur rouge montre des annelets plus clairsemés probablement faits de particules sales et  plus petites, que dans les annelets plus denses et plus froids de couleur turquoise. Durant le passage à travers les anneaux, Cassini a mesuré des bouffées de plasma produit par l'impact des poussières. 680 impacts par seconde furent détectés. Les particules furent de la taille de celles contenues dans de la fumée de cigarettes. Environ 100 000 impacts furent comptés pendant les 5 mn que dura la traversée.

  1. Titan

   L'étude de Titan, la plus grande lune de Saturne, est un des buts principaux de la mission de Cassini-Huygens. Titan peut avoir conservé dans son immense congélateur,  beaucoup de composés de chimie organique, ceux qui ont précédé la vie sur Terre.  Au cours des quatre années à venir, la sonde spatiale exécutera 45 survols de Titan à environ 950 kilomètres. http://www.nasa.gov/images/content/61951main_pia06407-516-387.jpg

 

     Le
1er survol du 3 juillet 2004 à 339 000 km a révélé des détails de la surface de Titan et un immense nuage de gaz entourant le satellite. Un cratère d'impact est visible dans l'hémisphère nord. C'est la première fois que, grâce aux instruments de la sonde américano-européenne Cassini, les scientifiques voient la surface aussi bien. Le spectromètre a percé le brouillard, qui enveloppe Titan, dans le visible et le proche infrarouge. Le spectromètre révèle une surface, étrangement claire, faite de matériaux variés, dans l'hémisphère sud. L'image est réalisée en fausse couleur avec le jaune indiquant des zones riches en hydrocarbures et le vert les régions gelées. La tache blanche dans la partie sud est causée par un nuage de méthane qui rayonne sur les 3 couleurs. Pour le Dr. Kevin Baines, de l'équipe du JPL responsable de la sonde Cassini - Huygens, il est fait de particules exceptionnellement grandes comparées à celles typiques de la brume entourant Titan, suggérant une atmosphère dynamiquement active à cet endroit non loin du pôle sud. 

  C'est la première fois que les scientifiques peuvent dresser une carte minéralogique de Titan, grâce à la centaine de longueurs d'ondes étudiées, ce qui permet de créer une carte globale de la distribution des hydrocarbures et des surfaces de glace d'eau. Des caractéristiques circulaires, linéaires et curvilignes furent observées, qui suggèrent une activité géologique sûrement inconnue.

  Cassini a aussi fourni la première vue de l'essaim de molécules d'hydrogène entourant le satellite de Saturne, ainsi que des  images de l'énorme nuage d'hydrogène orbitant autour de Saturne et dans lequel baigne Titan. Le nuage est si grand que Saturne et ses anneaux baignent à l'intérieur. Titan perd graduellement des molécules du sommet de son atmosphère. Elles sont bombardées  par des particules de hautes énergies issues de la ceinture de radiation de Saturne et cette matière est entraînée autour de Saturne.

  Le 2e survol sera effectué le 26 octobre. Huygens débutera sa descente le 14 janvier 2005 à 8H59 TU et se posera sur Titan à T0 + 137mn38,375s soit 12h16mn38s heure française.

 

  1. Cassini derrière le Soleil

 

   Du 5 au 13 juillet 2004, la sonde Cassini est restait silencieuse, car Saturne est passé derrière le Soleil. Cassini était alors en conjonction solaire. Une conjonction solaire se produit lorsque le Soleil se trouve entre la Terre et l'objet considéré. Pendant cette période, la sonde a mené des observations scientifiques en nombre limité. Les liaisons descendantes furent réduites au minimum et les commandes montantes consistèrent en 10 commandes toutes les 5 minutes et seulement 10 à 20 fois par jour. Le but de ces tests était d'évaluer la possibilité, pour la sonde, de recevoir des ordres de la Terre en étant derrière le Soleil, les commandes frôlant le Soleil. Tout s'est bien passé. Les communications furent restaurées lorsque l'angle Soleil-Terre-Sonde dépassa les 2 degrés.

Voir Titan

A suivre.........

Site de Cassini: http://www.nasa.gov/mission_pages/cassini/main/index.html

Science - Washington DC: http://www.jpl.nasa.gov/cassini/

d'autres infos: http://saturn.jpl.nasa.gov/

HUYGENS DESCENT TRAJECTORY

http://huygens.oeaw.ac.at/Papers/PhaseA_Report_R4.pdf

Report of  the Huygens Descent Trajectiory Working Group

http://huygens.oeaw.ac.at/Papers/DTWG.pdf

 

 

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