Le vaisseau spatial Cassini a mis Saturne en orbite le 30 juin 2004, jusquau 15 septembre 2017, lorsque la sonde a mis fin à sa vie en plongeant dans latmosphère de la planète annelée.
Cette plongée intentionnelle à mort a été effectuée pour sassurer que Cassini ne soit jamais contaminé une lune de Saturne potentiellement habitable, comme Encelade ou Titan.
La mission est connue pour ses découvertes telles que la découverte de jets deau sortant dEncelade et la recherche de quelques nouvelles lunes pour Saturne.
Cassini est un projet commun entre plusieurs agences spatiales, ce qui contraste avec les grandes sondes de la NASA du passé telles que Pioneer et Voyager. Dans ce cas, les principaux participants sont la NASA, lAgence spatiale européenne et Agenzia Spaziale Italiana (lagence spatiale italienne).
Histoire du développement
Cassini a été le premier vaisseau spatial dédié à examiner Saturne et son système. Il a été nommé pour Giovanni Cassini, un astronome du 17ème siècle qui a été le premier à observer quatre des lunes de Saturne – Iapetus (1671), Rhea (1672), Tethys (1684) et Dione (1684).
Avant ce vaisseau spatial, il y a eu plusieurs survols de Saturne par Pioneer 11 (1979), Voyager 1 (1980) et Voyager 2 (1981). Certaines des découvertes qui ont résulté de ces missions comprenaient la découverte que La surface de Titan « ne peut » pas être vue dans les longueurs donde visibles (en raison de son atmosphère épaisse), et repérer plusieurs anneaux de Saturne qui nétaient pas visibles avec des télescopes au sol.
Cétait peu de temps après le dernier survol , en 1982, que des comités scientifiques aux États-Unis et en Europe ont formé un groupe de travail pour discuter déventuelles collaborations futures. Le groupe a suggéré une mission phare qui serait en orbite autour de Saturne et enverrait une sonde atmosphérique sur Titan. «climat fiscal» au début des années 1980, le Jet Propulsion Laboratory de la NASA a noté dans un bref historique de la mission , qui a poussé lapprobation de Cassini à 1989.
Les Européens et les Américains ont chacun envisagé de travailler ensemble ou de travailler en solo. Un rapport de 1987 de lancien astronaute Sally Ride, par exemple, préconisait une mission en solo sur Saturne. Appelé «le leadership de la NASA et lavenir de lAmérique dans lespace», le rapport indique que létude des planètes géantes gazeuses extérieures (telles que Saturne) aide les scientifiques à découvrir leur atmosphère et leur structure interne. (Aujourdhui, nous savons aussi que ce type détude nous aide à prédire la structure des exoplanètes, mais les premières exoplanètes nont été découvertes quau début des années 1990.)
« Titan est une cible particulièrement intéressante pour lexploration car le la chimie organique qui sy déroule actuellement fournit le seul laboratoire à léchelle planétaire pour étudier les processus qui auraient pu être importants dans latmosphère terrestre prébiotique « , ajoute le rapport, ce qui signifie que sur Titan est une chimie qui aurait pu être similaire à ce qui était présent sur Terre auparavant. la vie a surgi.
Le développement de Cassini sest accompagné dau moins deux défis majeurs à relever. En 1993 et 1994, la mission avait un prix de 3,3 milliards de dollars (environ 5 milliards de dollars en dollars de 2017, soit environ la moitié du coût du télescope spatial James Webb.) Certains critiques ont jugé cela trop élevé pour la mission. En réponse, la NASA a souligné que lAgence spatiale européenne apportait également des fonds, et a ajouté que les technologies de Cassini contribuaient à f et des missions de la NASA à moindre coût telles que Mars Global Surveyor, Mars Pathfinder et le télescope spatial Spitzer, selon le JPL.
Cassini a également reçu des critiques de groupes environnementaux qui craignaient que lorsque le vaisseau spatial survole la Terre, son générateur thermoélectrique radio-isotope (énergie nucléaire) puisse constituer une menace pour notre planète, a ajouté le JPL. Ces groupes ont déposé une contestation judiciaire à Hawaï peu de temps avant le lancement en 1997, mais la contestation a été rejetée par le tribunal de district fédéral d’Hawaï et la Cour d’appel du neuvième circuit.
Pour répondre aux préoccupations concernant le radio-isotope du vaisseau spatial. générateurs thermoélectriques, qui sont couramment utilisés pour les missions de la NASA, la NASA a répondu en publiant un document supplémentaire sur le survol et en détaillant la méthodologie de lagence pour protéger la planète, affirmant quil y avait moins dune chance sur un million dun impact
Lancement et croisière
Cassini ne sest pas rendu directement à Saturne, mais sa mission impliquait une mécanique orbitale compliquée.Il a dépassé plusieurs planètes – dont Vénus (deux fois), la Terre et Jupiter – pour augmenter la vitesse en profitant de la gravité de chaque planète.
Le vaisseau spatial de près de 12 600 lb (environ 5 700 kilogrammes) a été enlevé de la Terre le 15 octobre 1997. Il est passé par Vénus en avril 1998 et juin 1999, la Terre en août 1999 et Jupiter en décembre 2000.
Cassini sest installé en orbite autour de Saturne le 1er juillet 2004 . Parmi ses principaux objectifs étaient de rechercher plus de lunes, de comprendre ce qui a causé les anneaux de Saturne et les couleurs dans les anneaux, et de mieux comprendre les lunes de la planète.
Peut-être que Cassini est le plus un regard détaillé est venu après avoir relâché latterrisseur Huygens vers Titan, la plus grande lune de Saturne. Latterrisseur a été nommé pour le scientifique néerlandais Christiaan Huygens, qui en 1654 a tourné un télescope vers Saturne et a observé que sa forme étrange ressemblant à une goutte – Galileo Galilei avait vu pour la première fois la forme dans un télescope et la dessinée dans son cahier comme quelque chose comme des oreilles sur la planète – était en fait causée par r ings.
Latterrisseur Huygens est descendu à travers la brume mystérieuse entourant la lune et a atterri le 14 janvier 2005. Il a renvoyé des informations sur Terre pendant près de 2,5 heures pendant sa descente, puis a continué à relayer ce quil voyait. depuis la surface pendant 1 heure 12 minutes.
Dans cette brève fenêtre de temps, les chercheurs ont vu des images dun champ de roches et ont obtenu des informations sur le vent et les gaz de la lune sur latmosphère et la surface.
Des lunes magnifiques
Lune des caractéristiques déterminantes de Saturne est son nombre de lunes. En excluant les milliards de tonnes de petites roches qui composent ses anneaux, Saturne a découvert 62 lunes en septembre 2012. La NASA répertorie 53 lunes nommées sur lun de ses sites Web.
En fait, Cassini a découvert deux nouvelles lunes presque immédiatement après son arrivée (Methone et Pallene) et avant la fin de 2004, il a détecté des Polydeuces.
Alors que la sonde parcourait les lunes de Saturne, les découvertes quelle a renvoyées sur Terre ont révélé de nouvelles choses sur leur environnement et leur apparence. Certaines des découvertes les plus notables incluent:
- Trouver des preuves de leau liquide sur Encelade, une lune gelée qui projette des jets glacés alors quelle est déformée par la gravité de Saturne. En 2015, Cassini a fait une série de survols dEncelade pour obtenir plus dinformations sur le gaz et la poussière dans les panaches;
- Découvrir puis cerner plus de détails sur un lac de méthane géant sur Titan;
- Glissements de terrain de 50 miles sur Iapetus;
- Une vue rapprochée de Rhea, révélant une surface grêlée;
- Un énorme anneau, à 8 millions de miles de Saturne, probablement fait des débris de Phoebe.
Saturne na pas non plus été ignorée. Par exemple, en 2012, une étude de la NASA a postulé que les courants-jets de Saturne dans latmosphère pourraient être alimentés par la chaleur interne, au lieu de lénergie du soleil. Les scientifiques pensent que la chaleur fait remonter la vapeur deau de lintérieur de la planète, qui se condense car il monte et produit de la chaleur. On pense que cette chaleur est derrière la formation du jet stream, ainsi que celle des tempêtes.
Extension et fin de la mission
À lorigine, Cassini devait durer quatre ans à Saturne, jusquen 2008, mais sa mission a été prolongée plusieurs fois. Sa dernière et dernière étape sappelait la mission du solstice de Cassini, du nom du fait que la planète et ses lunes atteignaient à nouveau le solstice vers la fin de la mission. Saturne tourne autour du soleil tous les 29 ans. Années terrestres. La mission de Cassini ayant duré 13 ans, cela signifiait que le vaisseau spatial a observé près de la moitié du changement saisonnier de Saturne alors que la planète tournait autour de son orbite.
En 2016, le vaisseau spatial a été mis en marche une série de manœuvres finales pour fournir une vue rapprochée des anneaux, wi Le but ultime de plonger Cassini dans Saturne le 15 septembre 2017. Cette stratégie a été conçue pour protéger Encelade et dautres lunes potentiellement habitables de la (petite) chance que Cassini entre en collision avec la surface, propageant des microbes terrestres.
Les principaux jalons de la finale ont été les suivants:
- Orbites rasantes: chaque semaine entre le 30 novembre 2016 et le 22 avril , 2017, Cassini a fait des boucles autour des pôles de Saturne pour regarder le bord extérieur des anneaux, pour en savoir plus sur leurs particules, leurs gaz et leur structure. Il a également observé de petites lunes dans cette région, notamment Atlas, Daphnis, Pan et Pandora.
- Le 22 avril 2017, Cassini a effectué le dernier survol de Titan.Le survol a été effectué de manière à modifier lorbite de Cassini pour quil commence 22 plongées (une fois par semaine) entre la planète et ses anneaux. Cétait la première fois quun vaisseau spatial explorait cette zone, et cela comportait des risques car le lorbite la amené entre la partie externe de latmosphère et la zone interne des anneaux (où il risque de heurter des particules ou des molécules de gaz).
- Le 15 septembre 2017, Cassini a fait un plongeon suicidaire en Saturne, en prenant des mesures aussi longtemps que ses instruments pourraient établir des communications avec la Terre.
Certaines des sciences que Cassini a effectuées pendant cette période comprenaient la création de cartes de la gravité et des champs magnétiques de la planète , estimer la quantité de matière contenue dans les anneaux et prendre des images haute résolution de Saturne et de ses anneaux en gros plan.
Le vaisseau spatial a fait une découverte intéressante depuis son nouveau point de vue. Il a constaté que le champ magnétique de Saturne est étroitement aligné avec laxe de rotation de la planète, ce qui a dérouté les scientifiques en raison de la façon dont ils pensent que les champs magnétiques sont générés – par une différence dinclinaison entre le champ magnétique et la rotation dune planète. à la fin de juillet 2017, cependant, les scientifiques prévoyaient de rassembler plus de données pour voir si les processus internes de Saturne avaient peut-être confondu leurs mesures.
Lhéritage de Cassini
Peu de temps après les vaisseaux spatiaux mort, le planificateur de mission de Cassini, Erick Sturm, a déclaré aux journalistes quil prévoyait décrire un rapport sur ce que lui et son équipe avaient appris après avoir mené une mission pendant si longtemps. Si lenthousiasme a permis aux scientifiques de traverser de longues années (qui ont parfois nécessité de travailler pendant les vacances ou au milieu de la nuit), lingénierie était également essentielle.
Kim Steadman, ingénieur dans léquipe Cassini pendant 14 ans ans, a déclaré que la redondance était essentielle. Elle a dit quune roue de réaction et certains des propulseurs de la sonde ont échoué pendant la mission, ce qui aurait signifié que le vaisseau spatial ne pouvait pas pointer ses instruments pour collecter des données, ou communiquer avec la Terre en pointant son antenne vers la planète. Cependant, la mission de Cassini sest poursuivie car elle disposait de sauvegardes.
Léquipe prévoit de publier le rapport pour aider à la planification future de lengin spatial. Lune de ces recommandations pourrait inclure une jauge à essence. Cassini est décédée avec environ 1 pour cent de son carburant restant, mais lingénieur en chef de la propulsion, Todd Barber, a déclaré à Space.com quil avait eu du mal à estimer la quantité de carburant restante à Cassini; il devait le faire par diverses méthodes indirectes. Cela signifiait quau cours des derniers mois, Barber était légèrement nerveux à propos des manœuvres nécessitant une propulsion, car il y avait une marge derreur pour ses calculs et ne savait pas sil restait suffisamment de carburant pour les effectuer.
La mission est peut-être terminée, mais les résultats scientifiques seront continuent de circuler pendant des décennies car toutes les informations nont pas encore été analysées. La NASA a également continué à publier de nouvelles photos du vaisseau spatial même après la mort de Cassini. Fin septembre 2017, par exemple, lagence a envoyé une photo dEncelade – une cible de grand intérêt en raison des nombreux geysers sur la surface de la lune.
Il y a aussi plusieurs autres missions de démarrage Bien que ces missions soient dans des années – si elles sont jamais approuvées – elles représentent un intérêt scientifique pour Saturne et ses lunes, et leur conception est basée sur les découvertes de Cassini. Plus précisément, cinq concepts liés à Saturne sont en lice pour la prochaine mission New Frontiers, un programme qui a produit ces dernières années le vaisseau spatial New Horizons Pluto, lorbiteur Juno Jupiter et le vaisseau spatial de retour dastéroïdes OSIRIS-REx. Les cinq propositions sont:
SPRITE (Saturn Probe Interior and Atmosphere Explorer), qui volerait délibérément dans latmosphère de Saturne pour examiner sa composition et sa structure pendant environ 90 minutes. Cassini na duré que quelques minutes lors de sa plongée, mais il na pas été conçu pour ce travail.
Oceanus, qui est conçu pour examiner le potentiel dhabitabilité de Titan en examinant les molécules organiques « à travers le cycle méthanologique et en évaluant les processus déchange entre latmosphère , surface et subsurface « , selon une description de projet présentée à la 48e Conférence sur les sciences lunaires et planétaires à The Woodlands, Texas.
Dragonfly, qui effectuerait des vols périodiques dans latmosphère de Titan pour observer les matières organiques sur sa surface, à plusieurs endroits.
Enceladus Life Finder, qui volerait à travers des panaches plusieurs fois pour collecter et caractériser les molécules qui sy trouvent – en particulier les composés organiques complexes qui pourraient indiquer des précurseurs de la vie.
Signatures et habitabilité de la vie Encelade, dont peu de choses ont été rendues publiques. Il peut viser les panaches dEncelade, qui ont été examinés périodiquement par Cassini lors de survols.
Le candidat gagnant parmi les 12 missions New Frontiers proposées (les autres missions ciblent Vénus, la lune ou les comètes) sera sélectionné mi-2019 pour un lancement au plus tard en 2025.Cependant, il y a une sélection en demi-finale; La NASA sélectionnera deux ou trois de ces propositions avant cette date pour une étude plus approfondie, avant de prendre la décision finale.