Titan, le voile se lève

L'atterrissage de Huygens

  Pour la première fois dans l'histoire de l'humanité, une sonde, Huygens,  s'est posée sur un monde au-delà de Jupiter. Elle avait 3 h pour transmettre ses informations à Cassini, resté en orbite. Au-delà des 3h, Cassini ne sera plus visible de Huygens, la sonde européenne. De toute façon la sonde a résiste à 7h de froid extrême (-185°C), c'est un exploit technologique. Les radioastronomes ont permis de palier à cet inconvénient.

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7. L'aventure Huygens

    Quelques heures après l'atterrissage de Huygens sur Titan, nous pouvons faire un premier bilan. Tout d'abord cette mission a débuté dans les années 1979/1980 où une réunion en Californie regroupait 15 spécialistes, dont André Brahic, astronome de réputation mondiale, professeur à Paris 7, astrophysicien au CEA et membre de l'imagerie de Huygens, seul français à participer au dépouillement des données. A l'issue de cette réunion, ils se mirent d'accord pour solliciter les agences spatiales. Dix années furent nécessaires pour rassembler les fonds. Sept années furent nécessaires pour constituer les équipes scientifiques, définir les buts et construire le matériel. Puis, sept années pour le voyage. C'est ainsi que nous arrivons aux 25 années nécessaires pour la réalisation du projet. L'argent est bien le frein à tout entreprise spatiale. Les cerveaux et les techniques existent, hélas le manque de volonté politique est encore trop fort. Pourtant 1 euro investi, cause 2,5 euros de retombées. Savoir piloter une sonde au cm près, à la microseconde près (1.10^-6 s) distante de 1,5 milliards de km, nécessite un haut niveau technologique dont les retombées, par exemple, dans le médical permettent des opérations à distance ou bien des tomographes pour analyser l'intérieur du corps humain sans l'ouvrir ou alors le téléphone portable, etc.....

   Mais revenons à Huygens, à la seconde précise, il se détacha de Cassini à Noël, pour voler ensemble pendant 20 jours. Vendredi 14 janvier 2004, à 11h13 heure européenne, la sonde plonge dans l'atmosphère de Titan. Le passage de 36 000 km/h à 300 km/h secoua sévèrement la sonde. La décélération fut de 15 g. Le nombre de g encaissé est équivalent à rentrer dans un mur à 200 km/h. Le bouclier thermique en céramique, de 2,7 m de diamètre, s'échauffa jusqu'à 1 800°C. Il fut construit par les sociétés françaises à Bordeaux (EADS SPACE Transportation, Alcatel, etc...). La descente va durer 2h27mn30s. 3 parachutes vont aider à freiner la sonde. Au cours de la descente, les instruments ont parfaitement fonctionné. Grâce à une rotation sur lui-même, Huygens a pris des panoramiques, dont un exemple est donné ci-dessous. Alors qu'elle descendait, la sonde Huygens a dérivé vers un plateau, au centre de l'image, pour atterrir au-dessus de la zone noire légèrement à droite de l'image. A ce moment le vent soufflait à environ 6-7 km/h. L'image a été prise à 8 000 m d'altitude et la résolution est de 20 m/pxl. Nous voyons des zones qui varient entre le blanc et le noir. Des dépressions (peut-être quelques mètres), des écoulements. Le noir semble plat et le blanc accidenté où un liquide semblerait avoir coulé ou percolé à la surface.

   Il faut se souvenir que la mission principale de Huygens était d'analyser l'atmosphère lors de la descente. La sonde n'a pas été prévue pour fonctionner au sol. Les scientifiques ne connaissaient rien de ce sol mystérieux qu'ils croyaient être couvert d'océan de méthane. Or, les survols précédents, notamment celui du 26 octobre, ont appris  que ces océans n'existaient pas. Lors de la conception tout a été imaginé. Huygens allait-il se poser dans un océan et être englouti, la clarté serait-elle suffisante, la sonde allait-elle se poser au bord d'une falaise, au bord d'un volcan ? Mais une autre question permis le résultat que nous avons aujourd'hui. Cette question ? Et si le sol était dur, si la clarté était suffisante et si la sonde résistait au froid glacial (- 185°C) ? Finalement la sonde fut bâtie en tenant compte de la possibilité d'un scénario positif. Mais n'oublions pas, les images au sol furent la cerise sur le gâteau, elles n'étaient pas prévues. Une seule photo devait être prise et avec un flash.

  La découverte fut à la hauteur des moyens. Huygens a trouvé des traces de précipitation, d'érosion, d'abrasion mécanique, et d'autres formes d'activité hydrologique montrent que les processus physiques qui ont façonné Titan, sont proches de ceux qui ont modelé la Terre.

8. Huygens a fait "splat"

   Bien que Huygens ait atterri sur Titan depuis le vendredi 14/01/05, l'activité au centre opérationnel (ESOC) de l'ESA à Darmstadt en Allemagne, continue à un rythme soutenu. Les scientifiques travaillent à la localisation du lieu précis de l'atterrissage.

  Tandis que Huygens se repose dans un des plus grands congélateurs, à -180°C, les scientifiques ont pris très peu de temps pour se nourrir et se reposer, depuis la phase finale de cette mission historique. Ils ont traité, examiné et analysé les données tout en songeant au moment où ils pourraient aller dormir. Ils ont récupéré suffisamment de données pour être occupés pendant de longues années.

   Un des premiers résultats, le plus intéressant, est le profil de descente. Quelques 30 scientifiques, du groupe de trajectographie, analysent la descente pour recréer le profil jusqu'à l'atterrissage. Le profil de descente fournit le lien important entre les mesures faites par les instruments de Huygens et Cassini. Il est important de comprendre où s'est posée la sonde sur Titan. La compréhension du profil d'entrée dans l'atmosphère d'un corps du Système solaire est très important pour les futures missions.

  Après que le parachute principal se soit déployé dans les couches supérieures, la sonde fut ralentie à un peu plus de 50 m/s, soit environ 180 km/h. Dans les couches inférieures, la vitesse tomba à 5,4 m/s ( 20 km/h) avec une dérive d'environ 1,5 m/s, soit la cadence d'un bon marcheur. Les excellentes images furent transmises par le DISR (Descent Imager/Spectral Radiometer).

  Huygens a été beaucoup plus chahuté que prévu dans les couches supérieures. Pendant sa descente dans les hautes couches, il se balança de 10 à 20°. Au-dessous, ce fut beaucoup plus calme et le balancement fut inférieur à 3 degrés. Les scientifiques sont à la recherche des raisons qui rendirent cette promenade cahoteuse et soupçonnent un changement du profil des turbulences à 25 km d'altitude. Ce ne fut pas la seule surprise de la descente.

  Les scientifiques avaient supposé que la brume se dissiperait entre 70 et 50 km. En fait, ce n'est que vers 30 000 m que Huygens sorti du brouillard. Lorsqu'il se posa, ce n'est pas un bruit sourd ou un "plouf" qui ponctua la descente, mais un "splat" car il se posa sur une sorte de sol mou, peut-être provoqué par une espèce de cambouis organique. Ils tirent cette conclusion parce que l'objectif de la caméra IR à haute résolution regarde vers le bas. La plus grande surprise fut la durée de survie beaucoup plus longue qu'espérée et en plus, l'impact ne fut pas suivi d'anomalie de fonctionnement. Comme l'objectif de la caméra a accumulé des "impuretés", cela laisse penser que Huygens s'est posé sur une surface. Une autre possibilité suggère que l'objectif aurait été exposé à des hydrocarbures de surface, qui s'y seraient déposés. Quant au parachute, il n'est pas visible sur les images, la sonde n'étant probablement pas dirigée vers l'est, sinon il aurait été visible. A moins que le parachute ne soit au-delà de l'horizon très proche, la caméra étant au ras du sol. 

   Lorsque les études de conception débutèrent, il fut décidé qu'une lampe de 20 W serait allumée à 700 m d'altitude pour éclairer le site pendant les 15 minutes qui suivrait l'atterrissage. En fait, la lampe s'alluma à exactement 700 m, mais elle était toujours  allumée une heure plus tard, lorsque Cassini disparu au-delà de l'horizon, pour continuer sa mission d'étude du monde saturnien.

ESA News Release

9. Première image au sol

   

http://www.esa.int/images/Picture6_L.jpg http://www.esa.int/SPECIALS/Cassini-Huygens/index.html

  La descente dura 2h 27mn30s pour 2h30 prévues.  La durée fut très longue car la pesanteur est 7 fois plus faible que celle de la Terre (9,81). Comme sur la Lune, les objets tombent moins vite.

   Huygens a touché le sol à 4,5 m/s ou 17 km/h environ.  Un capteur fut mis hors tension un cours instant, puis tout rentra dans l'ordre. Voici le sol avec des "blocs de glace sale" répandus sur le sol. La taille et les distances sont chiffrées.  Les blocs ronds, au premier plan,  sont peut-être de la glace d'eau. La "pierre plate" mesure 16 cm et se trouve à 85 cm.  A mi-chemin, nous avons un petit bloc de 13 cm qui se trouve à 2,4 mètre. A - 185°C , la glace est dure comme du roc.

    N'oublions pas que la sonde ne mesure qu'environ 50 cm de hauteur. Donc nous voyons les images au ras du sol. Imaginons un seul instant que nous soyons au ras d'un trottoir, notre horizon sera très limité. C'est le cas ici, où l'horizon est à 88,5 mètres.

     La surface est plus sombre que prévue et est constituée d'une mixture de glace d'eau et d'hydrocarbures. Il y a d'évidence une certaine érosion, comme s'il y avait une activité fluviale.

  La couleur de cette image a été additionnée grâce aux données du spectromètre et cela nous donne une bonne indication sur le brouillard "titanesque" à base de méthane.  Par contre il y a plus de clarté que certains n'osaient l'espérer. Un projecteur a même été prévu sur Huygens.

Les 350 images: http://huygens.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=36377

La descente: http://www.esa.int/esaCP/SEM5YW71Y3E_index_0.html

10. Première image couleur

    Des petits galets jonchent le lit d'une rivière asséchée. Si sur la Terre les galets sont silicatés, sur Titan les mesures du spectrales indiquent une "glace sale d'eau"

11.  Prouesses techniques

    Finalement la sonde s'est posée sur un sol presque dur avec une clarté suffisante et fonctionna 7h par - 185°C. Cassini ne put prendre le relais que pendant 90 mn. Au-delà, les radioastronomes ne purent capter que l'onde porteuse. Mais l'aventure scientifique nous réserve des surprises qu'aucun scénariste ne pourrait imaginer. 

   Pour permettre à Huygens de savoir où se trouvait le sol, un radar analysait les échos du sol. Les ingénieurs ont transformé ces signaux en signaux audibles. Au début nous entendons une fréquence basse, puis au fur et à mesure que le sol s'approche la fréquence s'accroît, puis cela s'arrête. Huygens est posé. Ecoutez cette approche du sol.

    Il faut savoir que la transmission des données devaient se faire sur 2 canaux et que le temps de transmission Saturne Terre était de 68 mn. La rotation de la Terre donne une distance variable avec des temps de transmission variant de 1h10 à 1h30. La redondance est une des explications de la réussite de ces missions lointaines. Si nous appliquions les consignes de sécurité qui existent dans le spatial, aucune voiture n'aurait l'autorisation de rouler. Il avait été décidé de transmettre sur le canal A  les images impaires et les mesures du vent au cours de la descente. Le canal B devait retransmettre les images paires, par sécurité. Or, il s'est avéré qu'au cours de la descente, les ingénieurs se sont aperçus que le canal A ne fonctionnait pas. Ils ont vite réagi en appelant tous les radioastronomes du monde (Australie, Chine, Japon, Europe, Allemagne, Espagne et Amériques) pour qu'ils abandonnent leur programme en cours et se concentrent sur Titan. Le but était de capter les très faibles signaux de Huygens. Bien leur en a prit, car nous seulement les données de la descente ont pu être prises, mais lorsque Cassini disparut derrière l'horizon, ils purent continuer jusqu'à l'interruption des données, 7 heures plus tard.  En doublant la voie de transmissions, 400 images ont été sauvées et des informations supplémentaires, non prévues, purent être collectées au-delà du temps max programmé. A bel exploit du monde scientifique.

    A bord, un micro avait été placé pour écouter les orages, les scientifiques soupçonnaient leur présence. En effet, dans une atmosphère plus dense que celle de la Terre (1,5 fois), les éclairs (décharges électriques provoquées par les turbulences qui occasionnent une ionisation des atomes), en chauffant instantanément l'atmosphère environnante à des milliers de degrés, auraient provoqué une dilatation violente provoquant ce violent coup de tonnerre que nous connaissons tous. Le dépouillement des données nous en dira plus, plus tard. Pour l'instant, ce micro nous permet d'entendre le vent violent à 600 km/h. Nous sommes dehors, nous entendons une tempête violente et le vent violent, à 600 km/h, siffle à nos oreilles. Ecoutez cette tempête en augmentant le volume sonore afin d'être proche de la réalité.

  La planétologue grecque Athena Coustenis aurait dit qu'elle était très émue de penser qu'une sonde ait atterri aussi loin et ce qui l'a stupéfiée, c'était de voir immédiatement les images d'un monde qui n'avait pas été imaginé. De plus le miracle d'Internet a fait que toute la Terre a pu les contempler aussitôt.

12. Défis technologiques

       Le programme Cassini Huygens est un défi technique sans précédent, abordant des aspects qui n' avaient jamais été étudiés:

• restrictions majeures de masse et d'énergie obligèrent l'utilisation de plusieurs réactions de gravitation afin d'atteindre Saturne.

• complète autonomie, la distance étant trop grande, les transmissions directes sont impossibles.

• très grandes précisions des manœuvres et de synchronisation.

• bouclier thermique innovant permettant une entrée à très grande vitesse dans une atmosphère plus dense que celle de la Terre.

• déploiement de parachutes à des vitesses supersoniques.

• robustesse suffisante pour admettre les imprévus.

• tenue à de très basses températures jamais vues auparavant.

• modélisation parfaite d'un monde totalement inconnu.
  

13. Mesures et transmissions

   Les vents violents dans l'atmosphère déportèrent la sonde à la vitesse de 250 km/h. A l'aide l'effet Doppler, il est possible de déterminer la direction et l'intensité des courants jets, ces vents qui soufflent en altitude. Sur Terre, ce courant jet souffle à 300 km/h environ et détermine, souvent l'hiver, la direction et l'amplitude des tempêtes. Donc, pour faire cette mesure précise du décalage Doppler, le signal est transmis vers Cassini pour une mesure extrêmement précise. Ces mesures permettent d'obtenir un profil de la vitesse du vent sur une altitude de 160 kilomètres avec une précision inférieure à 1 m/s. Cela n'est possible que si la fréquence porteuse est parfaitement stable, plus stable que la mesure que l'on veut faire. La fréquence était stable à 0,4 Hz grâce à un oscillateur ultra stable au rubidium développé et construit par EADS Astrium à Ottobrunn en Allemagne. La stabilité ne devait pas être perturbée par les variations de décélération ou l'accroissement de la pression atmosphérique à l'atterrissage.

   Un petit émetteur à bord de Huygens a envoyé les données vers Cassini avec un débit de 8 kbits/s.  Reçues par l'intermédiaire de l'antenne primaire, les données furent stockées à bord de Cassini et transmises plus tard vers la Terre. Huygens avait été conçu pour survivre à l'impact, même en cas d'atterrissage dans un océan de méthane liquide à une température de -180°C.

14. Premiers commentaires

   Tout d'abord s'il y a des volcans, des cratères et d'autres structures géologiques est impossible à déterminer pour l'instant. Il va falloir au moins 3 ans et quelques centaines de scientifiques, avant que les premières études, thèses et autres recherches ne viennent dire ce que nous voyons réellement. Le paysage que nous voyons est très local. Imaginons atterrir au Sahara ou dans l'Océan Pacifique, il est impossible de savoir que l'homme habite la Terre, qu'il y a des milliards d'individus et plus d'animaux et insectes, sans compter le monde marin.

  Actuellement les zones claires semblent accidentées tandis que d'autres semblent lisses. Des zones blanches, uniformes, pourraient être de la brume ou un brouillard très bas. L'absence d'océan avait été confirmé lors du survol du 26 octobre 2004. Il semblerait, selon les premières impressions, que des réseaux d'écoulement soient visibles. Possible que ce soit une conséquence du premier milliard d'années. Du liquide aurait coulé en creusant des chenaux.

  Sur l'image couleur, il semble que des blocs soient enfoncés et d'autres dégagés comme si quelque chose les aurait dégagé. Certains parlent d'un "liquide" très ancien. Il est certain qu'à - 185°C tout doit être solidifié.

  Quant au sol, JP Lebreton, patron de Huygens, a remarqué que la sonde s'était enfoncée de 15 cm. Il est possible que le sol soit mou comme un bord de plage a déclaré André Brahic, et il ajoute comme une crème brûlée, avec sur le dessus un sol mi-dur de 2 cm, qui s'enfonce dans quelque chose de mou.

   A la vue des photos, les scientifiques spéculent. Ils pensent que la surface est couverte de canaux de drainage, de canyons et des rivières traçant leur chemin vers une vaste étendue de méthane ou d'éthane liquéfié (le butane dans nos bonbonnes de gaz). J.P. Le breton croit voir une ligne côtière et le lit d'une rivière dans lequel un liquide, probablement une mixture de méthane et d'éthane, aurait coulé. 

    Roger-Maurice Bonnet, qui fut le directeur scientifique de l'ESA en 1984, au moment où la décision fut prise, s'est écrié: " je suis dans les nuages". D'autant plus que cette mission était en concurrence avec 5 autres et il ajoute: "quand je pense que les vieilles têtes pensantes de la Nasa avaient décidé d'arrêter le programme ! ".

15. Panorama

   Voici une partie de la mosaïque de 360° qui a été prise par Huygens, durant la descente en parachute, à 8 000 mètres. Les plus petits détails sont de 20m/pxl. L'engin tournait sur lui-même à raison de 2 ou 3 tours/mn (je ne me souviens plus exactement). La partie gauche montre le paysage à l'arrière de la sonde et la partie droite, c'est l'avant. Le site d'atterrissage est incertain, mais la probabilité de la zone est grande. Les zones sombres apparaissent lisses. Peut-être de la glace imprégnée de méthane ou d'éthane ou bien certaines zones réservoirs.

http://www.spaceflightnow.com/cassini/images/050115montage.jpg

16. Huygens dans le cambouis ?

http://www.spacedaily.com/images/saturn-titan-mosaic-2-desk-1024.jpg

Image Credit: ESA

  Pour la première fois, les hommes ont obtenu un gros plan rapproché de la surface de Titan, classé comme planète. Les scientifiques disent que Huygens a débarqué sur un sol de la consistance du sable humide ou de la glaise humide. J.P. Lebreton a même osé une comparaison avec la crème brûlée.    

  La sonde européenne a levé un coin de voile sur le monde bizarre de Titan. Sur les précédents survols des sondes Voyager, le monde scientifique fut frustré de ne pas voir le sol à travers le brouillard orangé qui enveloppe Titan. Quelque soit l'endroit du ciel que l'on regarde, nous nous heurterons toujours à la couleur orange. Le site d'atterrissage ressemble à un panorama d'une vieille carte postale peinte dans des tons pastels orangés. Il est possible que ce soit une bordure de lac. La température est vraiment glaciale et la glace a la dureté du granit. Le paysage jaune orangé fait penser aux paysages urbains noyés dans la pollution du chauffage au charbon, sous un ciel d'hiver.

 
http://esamultimedia.esa.int/images/cassini_huygens/huygens_land/press_release_050120/HRICoastLineMoasic_H.jpg

Cette mosaïque de 3 images fournit des détails inattendus sur des crêtes élevées,
 incluant un écoulement de différentes sources dans un chenal important .
 Credits: ESA/NASA/JPL/University of Arizona

   Une conférence de presse vient d'avoir lieu ce matin du 21/01/05 à Paris. Après un résumé des épisodes précédents, les scientifiques voient se dissiper les brumes de Titan. A bord de Huygens, les 6 appareils ont enregistré des kilomètres de données. Le Dr Martin Tomasko, responsable du DISR (Descent Imager-Spectral Radiometer) a déclaré qu'ils avaient maintenant la clef pour comprendre les formes vues sur Titan. D'autre part des preuves géologiques de pluie, d'érosion, de mécanisme d'abrasion et autres activités fluviales indiquent que les processus physiques modelant Titan sont plus ou moins identiques à ceux qui forment la Terre. 

   Le flot d'information reçues de Huygens fut de plus 474 Mbits en 2h44mn y compris les 350 images collectées pendant la descente et au sol, révèlent un paysage apparemment modelé par l'érosion avec des chenaux de drainage, lignes côtières et même des structures en forme de galets sur la surface. L'atmosphère, analysée à partir de 160 km d'altitude jusqu'au sol, a révélé un mélange uniforme de méthane avec de l'azote dans la stratosphère. La concentration du méthane s'accroît de la troposphère jusqu'au sol. Des nuages de méthane à 20 000 m et une brume de méthane et d'éthane flotta à proximité de la surface furent détectés.

    La haute atmosphère est dominée par l'azote. Le méthane semble constitué de dépôts de particules d'hydrocarbures provenant de la brume organique qui enveloppe la planète. Par un effet de lessivage, les précipitations de méthane entraînent cette matière organique vers le sol, où elle se concentre au fond des chenaux et de le lit des rivières, contribuant à la formation de zones sombres. Ainsi, les dépôts de particules d'hydrocarbures remplacent le sol terreux sur Terre. Pour sa part l'oxygène est emprisonné dans la glace d'eau. C'est pourquoi il n'y pas de gaz carbonique dans l'atmosphère.

22. Pourquoi un voyage de sept ans ?

    La sonde Voyager a mis 3 ans pour faire le voyage, mais son but était d'aller plus loin. Aussi, les ingénieurs n'eurent pas besoin de freiner, au contraire ils se servirent de Saturne comme tremplin gravitationnel. Pour Cassini, le problème était tout à fait différent. La sonde devait atteindre Saturne, donc freiner. Le coup de frein nécessite l'emport de carburant pour actionner les rétrofusées. La vitesse de Cassini fut telle, que le freinage dura 96 secondes. Pas 95 ou 97, mais 96 secondes afin de se mettre sur la bonne orbite permettant de traverser les anneaux et d'avoir une satellisation permettant de passer à proximité de Titan. Donc pour arriver à la bonne vitesse, Cassini devait parcourir 3,5 milliards de km en 7 ans en se servant de 2 réactions de gravitation autour de Vénus, une près de la Terre et une près de Jupiter. Ceci fut nécessaire car les USA ne dispose plus de lanceurs capables d'éjecter une sonde depuis la Terre à 14 km/s. En effet, les sondes Pioneer et Voyager furent envoyées avec les dernières fusées capables de cette accélération, mais à cette période les USA avaient tout misé sur la Navette. Hélas l'accident de Challenger en 1986 changea la donne. Les lancements à partir de la Navette furent abandonnés. Ils prévoyaient d'embarquer une fusée dans la Navette. C'est ce qui fut fait avec Magellan à destination de Vénus, mais avant 1986.

    N'oublions pas l'exploit qui consista à viser un point placé à 2,2 milliards de km devant Saturne, c'est-à-dire à envisager la place qu'elle occupera 7 ans après le lancement. Cela nécessite de bien maîtriser la topographie de la gravité jusqu'à l'orbite de Saturne.

23. Titan Japet (Iapetus), la différence

  Cette semaine, les premières images de Japet, appelé Iapetus,  par les Anglo-saxons, nous sont parvenues. Or Japet est très tourmenté, avec des montagnes de plus de 20 km. Etant à proximité (astronomique) de Titan, les scientifiques ne comprennent pas une telle différence. Sur Japet, la cratérisation est très importante. Or, Titan ne possède pas de montagnes, ni de cratérisation apparente. Sa taille, avec ses 5 200 km de diamètre, le rend supérieur à Mercure, donc Titan est considéré comme une vraie planète. Ce qui expliquerait la présence d'une atmosphère qu'une pesanteur suffisamment importante aurait retenue. Mais alors pourquoi Mars n'en a plu ? Il est aussi possible qu'un phénomène tectonique ait pu produire une chaleur suffisante, avec volcanisme, pour gommer et renouveler la surface. Ce serait aussi une explication au méthane. Mais attention tout ceci est à mettre entre guillemets.

24. Coûts de l'opération

   Au total 10 000 personnes de 19 nations, ont travaillé sur ce projet qui a duré 25 ans et aura coûté 2,46 milliards d'euros. Cela représente 820 € ( < Smig) en moyenne par personne et par mois. Est-ce trop cher payé pour rester à la pointe de la technique ? De toute façon, ces personnes auraient été payées à faire autre chose. Mais peut-on poursuivre des études très pointues pour jouer ensuite les maçons ou caissier dans une grande surface ? Pourquoi les parents sont-ils heureux lorsque leurs enfants font des études dans de grandes écoles et deviennent ingénieurs ? Pourquoi les parents sont-ils fiers de leurs enfants lorsqu'ils travaillent sur des projets importants ? Combien coûte les guerres que se livrent les divers pays, sachant que la moindre balle de fusil vaut quelques euros et qu'un missile rudimentaire plusieurs milliers  d'euros ! Souvent on a dit que la conquête spatiale avait évité une 3e guerre mondiale. C'est normal, les moyens financiers étant limités, des choix doivent être faits. Nixon a abandonné la Lune pour une stratégie de guerre. 

   D'autre part, en travaillant ensemble sur des projets aussi motivants, nous ne pouvons que nous entendre. S'il fallait en donner la preuve, je crois que Cassini-Huygens l'a fait. L'aventure spatiale, c'est la paix assurée et du travail pour tous. Pour 1 € investi dans l'espace, cela nous rapporte 2,5 € par les retombées technologiques, techniques et économiques.

   A noter qu'en 2004, les français ont dépensé 35 milliards € en jeux d'argent (lotos, loteries, tiercés, etc...) -  Source INSEE.

25. Alcatel

   La sonde a été fabriquée par Alcatel Space, une filiale du groupe Alcatel qui est le leader d'un consortium de 40 sociétés et laboratoires. Alcatel Space fut la première société européenne à relever le défi de construire un vaisseau spatial répondant à de telles conditions draconiennes. C'est la première fois qu'un objet fabriqué par l'homme atterrit sur un monde aussi lointain. C'est aussi le premier essai transformé d'une sonde européenne dans l'atterrissage sur un monde extraterrestre.

   Alcatel est un groupe privé français. C'est le 3e constructeur de satellites et le numéro un en Europe. Partageant une longue expérience dans le domaine civil et militaire, Alcatel Space développe des solutions satellitaires dans des domaines aussi variés que les télécommunications, la navigation, les observations radar et optiques, la météorologie et le scientifique. Elle est aussi le chef de file dans l'observation de la Terre, la météorologie et le segment navigation au sol, ainsi que pour des systèmes spatiaux opérationnels. Alcatel Space mène aujourd'hui Eurely, le consortium européen pour la concession de Galiléo, système GPS européen.

http://www.alcatel.com/space

26. EADS

  EADS Space, qui possède des sites en France, Allemagne et Espagne, a eu une contribution majeure dans le succès de cette mission. 

   L'excellente opération réalisée par le système de rentrée de Huygens est due à une contribution d'EADS Space Transportation dans  les calculs aérodynamiques effectués aux Mureaux  et par la fabrication du bouclier thermique en céramique de la sonde à Bordeaux.

    Le site allemand d'Ottobrunn  a été responsable de l'intégration finale. Durant le vol de croisière, l'instrumentation était en sommeil, sauf lors desv tets de bon fonctionnement qui eurent lieu au cours des 7 années. Les instruments étaient logés et protégés dans la structure du module de descente, contenant également tous les sous-ensembles opérationnels. La structure fut construite par EADS Astrium en Espagne, de même que le harnais de distribution électrique et celui pour la distribution des données.

 EADS Space est une filiale d'EADS qui est spécialisée dans les systèmes spatiaux civils et militaires. Ces principales activités sont réparties en trois filiales:

• EADS Space Transportation pour les systèmes de lancements et les infrastructures orbitales.

• EADS Astrium pour les satellites et les stations terrestres

• Eads Space Service fournit des services par satellites.

   En 2003 EADS Space  a eu un chiffre d'affaires de plus de 2,4 milliards euros et emploie environ 12.000 en de France, en Allemagne, au Royaume Uni et en Espagne.

27. Remarque intéressante

    Dans 4,5 milliards d'années, le Soleil va enfler. Sa taille se situera au-delà de l'orbite terrestre. La température s'accroîtra dans le système solaire, transformant peut-être Titan en planète habitable. En effet, les conditions terrestres préalables sont présentes sur Titan. Il me manque que la chaleur.

28. Cryovolcanisme

    Cette image infrarouge a été prise par  Cassini le 26 octobre 2004, à 1 200 km. Nous y voyons une structure circulaire, de 30 km de diamètre, très brillante, avec 2 extensions vers l'ouest, que les scientifiques (1) pensent être un volcan de glace. Au centre, la zone sombre pourrait être la caldeira. Cette forme serait un dôme volcanique, qui n'est plus en activité, formé par des coulées de lave glacée contenant des hydrocarbures mélangé à du méthane gazeux. Cette info est parue dans l'édition de Nature de juin 2005.

    D’après les spectres, les terrains brillants et sombres sont de composition semblable ;  ils seraient illuminés différemment par le Soleil. Ch. Sotin (CNRS et Université de Nantes) et ses collègues ont interprété la structure comme un dôme volcanique formé par des remontées de glaces riches en hydrocarbures, glaces qui libéreraient du méthane gazeux en se rapprochant de la surface de Titan. Cette analyse est compatible avec une autre étude internationale ayant porté sur des images radar d’environ un pour cent de la surface de Titan, des images également dues à la sonde Cassini. Cette cartographie par ondes radar a révélé diverses structures évoquant des dômes volcaniques, des écoulements ou des canaux sinueux. Pour la Science août 2005.

   La résolution de l'image est de 1,8 à 2,6 km/pxl. 

http://saturn.jpl.nasa.gov/multimedia/images/moons/images/PIA07962-br500.jpg
La structure circulaire brillante pourrait être un dôme volcanique. © NASA/VIMS Team.

   Ce cryovolcanisme est dû aux effets de marées engendrés par l'orbite très elliptique de Titan autour de Saturne. Les effets différenciés de l'attraction gravitationnelle de Saturne entraîne une déformation de Titan et son intérieur se réchauffe. Cette augmentation de température déclenche des éruptions volcaniques. La matière, principalement constituée de particules d'hydrocarbures glacées, remonte jusqu'à la surface, entraînant avec elle du méthane sous forme gazeuse et forme ainsi le cryovolcanisme qui vient d'être observé.

http://www.insu.cnrs.fr/photo/big/b14373.jpg
Structure interne de Titan et liens entre le volcanisme et la dynamique interne.
© LPGN. NASA/VIMS Team. Université de Tucson.

    Pour expliquer la présence importante de méthane (2 à 3 %) dans l'atmosphère de Titan, celui-ci étant très instable et se décomposant rapidement, il est nécessaire qu'il soit renouvelé très rapidement, d'où l'hypothèse d'océans d'hydrocarbures. Jusqu'à présent les observations de la sonde Cassini n'ont pas mis en évidence la présence d'océans ou de lacs d'hydrocarbures riches en méthane. La détection de ce cryovolcanisme pourrait être cet élément de renouvellement du méthane dans l'atmosphère de Titan. Les canaux sombres détectés à la surface de Titan par l'atterrisseur Huygens seraient alors des écoulements d'hydrocarbures consécutifs à des pluies de matière riche en méthane et provenant de ce cryovolcanisme.

   Une hypothèse suggère qu'il existerait au-dessous de la surface de Titan un océan global constitué d'eau, d'ammoniac et de méthane, qui serait ainsi la source de ce cryovolcanisme.

    Les chercheurs attendent avec impatience les autres survols de Titan par la sonde Cassini pour confirmer ces interprétations et mieux comprendre le rôle du cryovolcanisme de Titan dans la météorologie de ce satellite.

1. Cette équipe comprend :

• C. Sotin, S. Le Mouelic, S. Rodriguez, Laboratoire de Planétologie et Géodynamique de Nantes (UMR ; CNRS, Université de Nantes) ;
• R. Jaumann, K. Stephan, C.K. Scholz, Institute of Planetary Exploration, Allemagne ;
• A. Coradini, V. Formasino, G. Bellucci, Instituto di Fisica dello Spazio Interplenetario, Italie ;
• J.P. Bibring, Y. Langevin, Institut d'Astrophysique Spatiale (UMR ; CNRS, Université de Paris XI) ;
• F. Capaccioni, P. Cerroni, Instituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica, Italie;
• M. Combes, P. Drossart, B. Sicardy, Laboratoire d'Etudes Spatiales et d'Instrumentation en Astrophysique (UMR ; CNRS, Observatoire de Paris, Universités de Paris VI et de Paris VII).

http://saturn.jpl.nasa.gov/home/index.cfm

http://www.insu.cnrs.fr/web/article/art.php?art=1437

http://www.esa.int/esaCP/SEM1531DU8E_index_0.html

29. Lac au pôle sud ?

http://ciclops.org/media/ir/2005/1161_2748_1.jpg
Credit: NASA/JPL/Space Science Institute

  Cette vue du pôle sud révèle une structure intrigante de 234 km de long pour 73 km de large, qui pourrait être le site d'un lac d'hydrocarbures passé ou présent. La vraie nature de cette structure, visible au centre de la partie supérieure gauche, est inconnue à ce jour.  Mais ce qui semble être des rivages en pente douce sur son pourtour et sa présence dans un secteur où Cassini et les astronomes sur Terre ont observé des nuages d'orages fréquents avec peut-être des pluies de méthane, en font jusqu'ici, le meilleur candidat  pour une structure ouverte avec un liquide, sur Titan.

  Si cette interprétation est correcte, alors les autres structures très sombres mais plus petites, vues dans cette région, dont quelques unes sur cette image, pourraient aussi être des réservoirs d'hydrocarbures.

  En plus cette notion de lac rempli d'hydrocarbures liquides, les scientifiques  spéculent sur le fait que le
lac serait simplement une large dépression remplie d'hydrocarbures très sombres tombant à partir de l'atmosphère sur la surface. Dans ce cas, le contour en pente douce pourrait être le résultat d'un processus indépendant des précipitations, tels qu'un entonnoir ou une caldeira volcanique.

  La croix rouge au centre indique le pôle sud. Les structures très brillantes sont des nuages de méthane. Une séquence animée montre l'évolution des nuages pendant un même survol (PIA06241).

   Cette image a été réalisée à partir de 3 images prises avec l'objectif à longue focale, lors du survol du 6 juin 2005. Elles furent prises à 450 000 km de Titan (distance supérieure à la distance Terre - Lune). La résolution est de 3 km/pxl. Le contraste a été accentué pour mettre les détails en valeur.

  D'autres survols vont être programmés pour étudier ce "lac".

Sources:
http://saturn.jpl.nasa.gov 

http://ciclops.org.

30. A l'est de Xanadu

 
     Avant la mission Cassini, les planétologues pensaient que Titan était recouvert d’océans d’hydrocarbures. Les observations l’infirment, mais il faut se garder de conclusions hâtives, car l’exploration de la surface de Titan n’en est qu’à ses débuts. Les astronomes espèrent bien que les 39 autres survols prévus de Titan par Cassini permettront de préciser tout cela.  

    Durant le survol du 31 mars 2005, la caméra de Cassini a obtenu la meilleure image à ce jour de la zone Est de la  brillante région Xanadu. Cette mosaïque de plusieurs images prises par la caméra à longue focale (images plus petites) mises bout à bout posées sur une image prise avec la caméra grand angle qui représente le fond. Elles montrent de nouveaux détails sur les  étendues  sombres et les terrains environnants plus lumineux.

   Certaines structures vus ici sont des réminiscences de celles vues ailleurs sur Titan, mais les images en indiquent également de nouvelles, que les scientifiques de Cassini traitent pour les comprendre.

   Au centre de l'image (A) il y a une zone brillante complètement entourée de matériau sombre. La frontière de cette îlot est relativement nette et possède un profil déchiquetée, ressemblant à la frontière qui nous est devenue familière, celle Xanadu. Son profil sud est similaire. Cependant, les serpentins de matière brillante se prolongent au sud est dans le terrain sombre. A l'extrémité est de l'îlot se trouve une région avec des zones sombres et brillantes reliées par des zones complexes (voir la figure B).

    Vers le sud, le terrain brillant est coupé par de fines lignes foncées assez rectilignes. Leur linéarité et leurs angles à l'intersection suggèrent une influence tectonique, similaire aux structures vues dans la zone brillante à l'ouest de Xanadu.

    Les observations dans le proche infrarouge couvrent au sol un paysage également vu avec le radar à ouverture synthétique de Cassini en octobre 2004 et février 2005. Vers le bord nord-est de la structure sombre, une tache foncée et circulaire au milieu d'une structure brillante ( C) un cratère, d' approximativement 80 km de large, a été identifié par le radar en février 2005.

http://saturn.jpl.nasa.gov/multimedia/images/moons/images/PIA06222-br500.jpg

    La résolution de cette nouvelle image est basse mais suffisante pour révéler des similitudes et des différences entre deux observations. Une partie du plancher du cratère est tout à fait sombre, comparée au matériau environnant, aux longueurs d'onde du proche infrarouge. Cette observation est conforme à l'hypothèse que le matériau sombre se compose d'hydrocarbures complexes qui sont passés de l'atmosphère dans des zones de basse altitude. Aux longueurs d'onde du radar le plancher du cratère est beaucoup plus uniforme et il y a également des différences de brillance vues par ces deux instruments en dehors du cratère. De telles comparaisons donnent aux scientifiques d'importants indices sur la rugosité et la composition du matériau de surface.


    Une autre comparaison intéressante est "le terrain sombre", avec de petites structures lumineuses comme celles vues par le radar (ci-contre) et le modèle essentiellement inversé (lumineux avec de petits structures sombres) vu par l'imageur scientifique, un sous-ensemble de la caméra. Dans cette mosaïque, ce secteur se situe dans l'image supérieure gauche caméra à longue focale.

http://photojournal.jpl.nasa.gov/
catalog/PIA07367

   A l'intérieur du terrain brillant au dessus de la mosaïque, juste à gauche du centre, se trouve une structure très intrigante: une saisissante tache sombre de laquelle un matériau foncé diffus, semble se prolonger au nord-est.

   L'origine de cette structure n'est pas encore connue, mais elle, aussi, se trouve à l'intérieur de l'image radar; les scientifiques de Cassini pourront ainsi l'étudier en employant ces observations complémentaires.

   La mosaïque est centrée sur 1° N et 21° W. Les images ont été prises avec la caméra équipée de filtres infrarouges polarisés et furent acquises entre 148 300 et 112 800 km de Titan. La résolution est de 1 à 2 km/pxl.

   Les résultats ont  montré, sans ambiguïté, que l'environnement proche de la surface -- d'étonnants modèles dendriques (comme les ramifications d'un arbre) découpés par un fluide débordant, la présence de méthane liquide se répandant sur un sol mou ayant les propriétés mécaniques du sable humide, des cailloux de glace d'eau solide dispersés à travers un paysage plat créé par de possibles débordements de fleuves ou plus -- a été employé au grand avantage de l'interprétation des images de la surface de Titan vues à travers nos caméras planant au-dessus.

http://ciclops.org/index.php?flash=1

31. Atmosphère, turbulences et éclairs

    Ce 30 novembre 2005, l'ESA a communiqué un rapport de presse surprise sur les importantes turbulences de la haute atmosphère, une seconde couche ionosphérique et de possibles éclairs rencontrés par l'instrument d'analyse de la structure atmosphérique (HASI) durant la descente de Huygens vers la surface de Titan.

   HASI a mesuré les caractéristiques physiques de l'atmosphère à partir de l'altitude 1 400 km jusqu'à la surface en informant sur la température, le profil de densité, la conductivité électrique et la structure de surface. L'instruments SSP a mesuré juste au-dessus de la surface jusqu'à la surface.

   La structure de la haute altitude avait déjà été étudiée par occultation du Soleil lors du passage de Voyager, mais la moyenne atmosphère (200 - 600 km) était peu connue, bien que les observations terrestres indiquaient une structure verticale complexe.

   Quant à la surface, cachée par un épais brouillard, nous ne savions pas grand chose. Des spéculations ont très tôt émis l'hypothèse d'un grand océan d'hydrocarbures la recouvrant. Mais les mesures infrarouges et les mesures radar ont montré en définitive des possibilités de lacs, mais pas d'océan.
 
   D'anciennes observations ont montré que la pression atmosphérique était comparable à celle de la Terre et que le méthane formait une contrepartie plausible à l'eau terrestre avec formation de nuages et de pluies. Il y avait également des spéculations sur la possibilité de foudre se produisant dans l'atmosphère de Titan qui pourrait affecter la composition chimique de l'atmosphère.

http://www.esa.int/images/HASI_Titansurface_L.jpg Impact vu par HASI.

   HASI a trouvé que dans la partie supérieure de l'atmosphère, la température et la densité étaient plus élevées qu'attendues. La température montre de fortes variations de 10° à 20° K autour d'une moyenne d' environ de 170° K. Ceci, avec d'autres indices, indique que l'atmosphère de Titan a beaucoup de couches différentes .

   Les modèles de l'ionosphère de Titan ont prévu que les rayons cosmiques galactiques produiraient une couche ionosphérique avec une concentration maximale d' électrons entre 70 et 90 kilomètres d'altitude. HASI a surpris en trouvant une seconde couche ionosphérique entre 140 km et 40 km, avec la conductivité électrique accusant un pic à 60 km.

   HASI pourrait également avoir détecté la signature de la foudre. Plusieurs impulsions du champ électrique furent observées lors de la descente, provoquée par une activité possible de foudre dans le guide d'ondes sphérique constitué par la surface de Titan et la frontière interne de son ionosphère.

  La résolution verticale de la mesure de température était suffisante pour résoudre la structure de la couche limite. Cette frontière a une épaisseur d'environ 300 m au moment et sur le lieu de l'atterrissage. La température de surface a été mesuré de façon précise à 93,65 ± 0,25° K et la pression atmosphérique est de 1 467 ± 1hPa (très proches des mesures faîtes autrefois par Voyager d'environ 95°K et 1 400 hPa).

    Ce résumé est basé sur un article paru dans l'édition on-line de Nature, le 30 novembre 2005.

  Source: 
  http://www.esa.int/SPECIALS/Results_from_Mars_Express_and_Huygens/SEMLKRULWFE_0.html#subhead1
 

Pour plus d'informations:
Marcello Fulchignoni, PI for Huygens Atmospheric Structure Instrument
Univ. de Paris/Observatoire de Paris-Meudon
E-mail: marcello.fulchignoni at obspm.fr (at = arobace)

Jean-Pierre Lebreton, ESA Huygens Mission Manager
E-mail: jplebret at rssd.esa.int (at = arobace)

CASSINI RPWS: RADIO AND PLASMA WAVE SCIENCE:
 http://www-pw.physics.uiowa.edu/plasma-wave/cassini/home.html

32. Brouillard titanesque

http://saturn.jpl.nasa.gov/multimedia/images/moons/PIA06090-br500.jpg

   Encerclé d'une brume stratosphérique pourpre, Titan apparaît comme une sphère légèrement rougeoyante sur cette image prise un jour après le premier survol de Cassini.

   Cette image montre deux couches minces de brume. La couche externe se détache et apparaît comme flotter haut dans l'atmosphère. En raison de sa minceur, cette couche de brume élevée est mieux perçue que le limbe.

   L'image, en fausse couleur, a été prise à l'aide d'un filtre UV centré à 338 nanomètres. Titan retient la teinte orange pâle que nos yeux voient habituellement, c'est pour cela que la brume atmosphérique principale et la mince couche isolée ont été mises en valeur à l'aide d'une couleur pourpre pour accroître leur visibilité.

   Les meilleures observations de la couche isolée sont faites en lumière UV parce que les petites particules de brume qui peuplent cette partie de la couche supérieure, sont éparpillées dans les courtes longueur d'onde (< 450 nm) plus efficacement que dans les ondes visibles ou infrarouges.

    Des images comme celle-là révèlent quelques étapes clés dans la formation et l'évolution de la brume de Titan.
Les chercheurs pensent que le processus commence dans la haute atmosphère, aux altitudes supérieures à 400 km, où la lumière UV décompose les molécules de méthane et d'azote pour former des molécules organiques contenant du carbone, de l'hydrogène et de l'azote qui peuvent se combiner pour former les petites particules qui forment la brume. Le bas de la couche supérieure est à quelques centaines de kilomètres au-dessus de la surface et fait environ 120 km d'épaisseur.  

   L'image a été prise avec la caméra à longue focale le 3 juillet 2004 a une distance de 789 000 km de Titan et l'angle Soleil-Titan-sonde de 114°. La résolution est de 4,7 km/pxl.

 Source: http://saturn.jpl.nasa.gov/multimedia/images/image-details.cfm?path=../multimedia/images/titan/images/PIA06090.jpg&type=image

33. Prochains survols de Titan

http://saturn.jpl.nasa.gov/operations/saturn-tour-dates-06.cfm

A suivre....

http://www.nasa.gov/images/content/105721main_probe-surface-330.jpg

http://www.nasa.gov/images/content/105727main_h1-330.jpg

http://www.esa.int/SPECIALS/Cassini-Huygens/SEMQ1QQ3K3E_0.html

http://www.nasa.gov/mission_pages/cassini/multimedia/pia07232.html

Contacts scientifiques à l' University d'Arizona:
http://ciclops.lpl.arizona.edu/index.php

• Peter H. Smith, (602) 621-2725;

• Mark Lemmon, (602) 621-1485;

Huygens Home Page

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

ESO: http://www.eso.org/outreach/press-rel/pr-2004/pr-09-04.html

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

Etudes préparatoires à l'interprétation des futures données de la mission RADAR de la sonde CASSINI
http://www.obs.u-bordeaux1.fr/public/planetologie/rodriguez/Francais/These/these_generalites.html

Interprétation des données micro-ondes de l'instrument radar de la sonde Cassini-Huygens
http://tel.ccsd.cnrs.fr/documents/archives0/00/00/55/51/index_fr.html

Simulation en laboratoire de la formation des aérosols de Titan par plasma RF
http://www.mrct.cnrs.fr/PF/Bonascre02/pjexp7.htm

Microphysique de l'aérosol de Titan
http://www.aero.jussieu.fr/experience/ACP/l2-scobj.html

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