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SONDE SPATIALE

Est un véhicule spatial sans équipage lancé pour étudier à plus ou moins grande distance les corps célestes qui se trouvent dans le système solaire : planète, lune, comète, astéroïde) et le milieu interplanétaire ou interstellaire.

capture120-1.jpg Elle se distingue des autres engins spatiaux non habités qui restent en orbite terrestre. Les sondes spatiales peuvent prendre un grand nombre de formes pour remplir leur mission : orbiteur placé en orbite autour du corps céleste observé, atterrisseur qui explore in situ le sol de la planète cible. Une sonde peut emporter des engins autonomes pour accroitre son champ d'investigation : sous-satellite, impacteur, rover, ballon.

Une sonde spatiale peut être amenée à franchir de grandes distances et à fonctionner loin de la Terre et du Soleil ce qui impose des dispositifs spécifiques. Elle doit disposer de suffisamment d'énergie dans des régions ou le Soleil ne fournit plus qu'une énergie limitée, disposer d'une grande autonomie de décision car l'éloignement du centre de contrôle ne permet plus aux opérateurs humains de réagir en temps réel aux événements, résoudre des problèmes de télécommunications rendus difficiles par l'éloignement et survivre dans un environnement qui malmène l'électronique embarquée. Enfin pour parvenir à destination à un cout supportable, la sonde spatiale est amenée à utiliser des méthodes sophistiquées de navigation : assistance gravitationnelle, aérofreinage.

Les premières sondes spatiales sont les sondes Luna lancées vers la Lune par l'Union soviétique en 1959. En 1961 l'Union Soviétique lance Venera la première sonde amenée à étudier une autre planète. La construction des sondes spatiales nécessite des connaissances techniques très spécifiques dont les États-Unis sont l'acteur dominant. L'Agence spatiale européenne (Mars Express, Venus Express, Rosetta, participation à la sonde Cassini-Huygens) et le Japon (Hayabusa, SELENE) jouent un rôle croissant. La Russie qui était leader au début de l'ère spatiale, n'a plus de rôle actif depuis une quinzaine d'années. Pour pallier un coût de développement élevé (jusqu'à plusieurs milliards de $), la réalisation des sondes spatiales fait souvent l'objet d'une coopération internationale.

Définition

Une sonde spatiale est un véhicule spatial lancé sans équipage humain dont l'objectif est d'explorer le système solaire : planète, lune, comète, astéroïde, milieu interplanétaire ou interstellaire. Sa charge utile est constituée d'instruments scientifiques de différentes natures - caméras fonctionnant ou non en lumière visible, spectromètres, radiomètres, magnétomètres,... - qui permettent de collecter des données in situ ou à distance qui sont ensuite transmises vers la Terre. Si dans son architecture générale une sonde spatiale est souvent proche d'un satellite artificiel en orbite autour de la Terre, plusieurs caractéristiques en font des engins particuliers :

  • La distance entre les opérateurs au sol et l'engin qui impose une grande autonomie
  • La complexité des taches à enchainer : atterrissage sur des corps célestes pourvus d'une atmosphère ou ayant une gravité très faible, pointage précis des instruments sur des cibles défilant à grande vitesse, collecte d'échantillons, procédures de sauvegarde en cas de défaillance
  • La précision et la complexité de la navigation
  • La résistance aux rayons cosmiques
  • La sophistication de l'instrumentation scientifique liée à la nécessité d'alléger la charge utile et aux performances exigées
  • La faiblesse de l'énergie solaire disponible si la sonde est à destination des planètes externes
  • Des températures beaucoup plus extrêmes lorsque la sonde est envoyée vers les planètes extérieures ou en deçà de l'orbite de Mercure
  • La durée de la mission qui peut débuter après un transit allant jusqu'à une dizaine d'années.

 

Les différents types de sonde spatiale

Depuis maintenant 52 ans (2011), ces engins sont envoyés avec un taux d'échec élevé vers des planètes plus ou moins lointaines. Leurs observations font autant rêver le grand public que les scientifiques. Mais le nombre exact de sondes lancées dans l'espace reste très difficile à appréhender. Le tableau récapitulatif qui suit donne un bref aperçu des moyens engendrés pour explorer le système solaire :

Chronologie non-exhaustive de certaines sondes spatiales ayant réussi leur mission

Nom

Départ Arrivée

Destination principale

Objectif

Luna 3

10/1959

Lune

Luna 3 fut le premier essai concluant de lancement de sonde spatiale par les soviétiques. Elle a réussi une orbite autour de la Lune et parvint à envoyer les premières photos de sa face cachée.

Voyager 1 & 2

09/1977

Jupiter et Saturne, Uranus et Neptune (Voyager 2)

Ces deux sondes, lancées à 15 jours d'intervalle, nous ont énormément appris sur la géographie, la constitution des planètes, les satellites de Jupiter et de Saturne. Actuellement, Voyager 1 s'enfonce indéfiniment dans l'espace. C'est le premier objet de réalisation humaine à avoir quitté le système solaire. Elle se situe à 12 milliards de kilomètres de la Terre. Quant à Voyager 2, elle a été reprogrammée à distance pour rejoindre Uranus et Neptune et nous a encore beaucoup appris sur ces deux planètes.

Pour le cas où l'une de ces deux sondes serait un jour recueillie par les représentants d'une autre civilisation, elles contiennent chacune un vidéodisque renfermant une encyclopédie audiovisuelle de la Terre.

Galileo

10/1989 12/1995

Jupiter et ses satellites

Galileo a permis une étude complète du système jovien et notamment une connaissance approfondie de l'atmosphère de Jupiter et du volcanisme de Io, l'un de ses satellites.

Magellan

05/1989 08/1990

Vénus

Magellan a été envoyée en orbite autour de Vénus pour cartographier sa surface avec une résolution élevée, de l'ordre de la centaine de mètres.

Soho

12/1995

Point de Lagrange L1 du système Soleil-Terre

Entre le Soleil et la Terre, à 1,5 million de kilomètres de la Terre, Soho a permis de comprendre la structure interne du Soleil, son atmosphère externe et l'origine du vent solaire.

Mars Global Surveyor

11/1996 09/1997

Mars

Mars Global Surveyor a observé et photographié avec précision la surface de Mars et en a permis une représentation relativement fidèle. Elle a aussi semé la polémique au sujet d'éventuels « preuves » de la présence passée d'eau liquide sur Mars.

Cassini-Huygens

10/1997 07/2004

Saturne et Titan

Cassini-Huygens entre autres réalisation de l'analyse des atmosphères de Titan et de Saturne, aide à la compréhension du rayonnement de Saturne (cette planète rayonne 79 % de plus d'énergie qu'elle n'en reçoit du Soleil), atterrissage du module Huygens sur Titan (premières photos du sol de la lune et composition).

Mars Odyssey

04/2001 10/2001

Mars

Mars Odyssey a exclusivement aidé à la compréhension des mécanismes climatiques et géologiques ainsi qu'à l'environnement radiatif de Mars.

Genesis

08/2001 09/2004

Point de Lagrange L1 du système Soleil-Terre

L'objectif de Genesis était de capturer des parcelles de « vent solaire ». Son retour sur Terre a eu lieu le 10 septembre 2004. Les parachutes devant freiner son entrée dans l'atmosphère n'ont pas fonctionné et la sonde s’est écrasée dans le désert de l'Utah, percutant le sol à 300 km/h. Toutefois, il semble qu'une partie des échantillons soit récupérable. Cette sonde est la première à ramener de la matière d'au-delà de la Lune.

Mars Express

06/2003 12/2003

Mars

La sonde européenne Mars Express est la première à cartographier en trois dimensions la surface de Mars. Elle a notamment confirmé l'existence d'eau sur Mars en janvier 2004.

Venus Express

09/2005

Vénus

La sonde Venus Express lancée le 9 novembre 2005 à 3h33 depuis Baïkonour à l'aide d'une fusée russe Soyouz-Fregat pour objectif d'étudier la planète Vénus et son atmosphère. Son voyage dans l'espace dura 153 jours, jusqu'au 11 avril 2006. Une fois capturée par la gravité vénusienne, Venus Express prit 5 jours pour manœuvrer vers son orbite opérationnelle, faisant une boucle au-dessus des pôles de la planète. À son plus proche, elle atteignit une altitude de 250 kilomètres et à son plus loin, elle sera à 66 000 kilomètres de la planète. La mission devait durer 2 jours (sidéraux) vénusiens, soit environ 500 jours terrestres.

Impacts sur des corps du système solaire

Des sondes spatiales sont allées se poser ou se sont écrasées sur des objets su système solaire, planètes, satellites, astéroïdes ou comètes. Le tableau récapitulatif suivant en donne une liste avec la première sonde les ayant frappés :

Chronologie exhaustive des corps touchés

Nom de l'objet touché

Nom de la sonde

Date de l'impact

Description

Lune

Luna 2 ou Lunik 2 URSS

13/09/1959

Luna 2 fut le premier objet construit par l'homme à entrer en collision avec un autre corps du système solaire.

Vénus

Venera 3 URSS

01/03/1966

Contact perdu avant l'atterrissage, premier impact sur une autre planète.

Mars

Mars 2 URSS

19/05/1971

Échec de la mission, impact sur mars.

Phobos

Phobos 1 URSS

01/09/1988

Impact sur Phobos satellite de Mars, échec de la mission.

Éros

NearNASA

14/02/2000

Atterissage en douceur sur l'astéroïde Éros, non prévu au départ !

Jupiter

GalileoNASA

21/10/2003

En fin de mission impact sur la planète Jupiter pour éviter une rencontre éventuelle avec Europe qui pourrait être polluée.

Tempel 1

Deep impactNASA

04/07/2005

Impact sur la comète Tempel 1.

Itokawa

HayabusaISAS

19/10/2005

Atterissage sur l'astéroïde Itokawa dans le but de ramener des échantillons.

Titan

HuygensESA

12/01/2007

Atterrissage en douceur sur le plus gros satellite de Saturne

Quelques missions en cours

Rosetta

depart 2004 arriver 2014objetif la comete Tchourioumov

La sonde Rosetta lancée le 2 mars 2004 par une Ariane 5 G+ a pour objectif d'étudier une comète, par une mission d'observation de 18 mois, mais aussi et surtout en lâchant un atterrisseur devant se poser à la surface du noyau. Sa trajectoire la fait bénéficier à trois reprises de l'assistance gravitationnelle de la Terre (2005, 2007 et 2009), et une fois de celle de Mars (2007). Au cours de son voyage jusqu'à Tchourioumov-Guerassimenko, elle devrait également étudier les astéroïdes (2867) Šteins et 21 Lutetia                                      

New Horizons

Départ 2006 arriver 2015 objectif Pluton et Charon

La sonde New Horizons (« Nouveaux Horizons ») lancée le 16 janvier 2006 par la NASA est une mission ambitieuse destinée à survoler Pluton et son satellite Charon en juillet 2015 (ainsi que deux autres petits satellites détectés en mai 2005), puis à poursuivre son voyage vers la ceinture de Kuiper qui constitue l'ultime limite du système solaire. New Horizons est de fait l'engin le plus rapide jamais envoyé dans l'espace passant au large de Jupiter à plus de 50 000 km/h et atteignant ensuite, par effet d'assistance gravitationnelle, une vitesse proche de 75 000 km/h (21 km/s).

Dawn                                                                                                                                                                                                                                                                   Départ 2007 arriver 2014 objectifs la ceinture d’asteroide                                                                                                                                                                           

La sonde Dawn lancée le 27 septembre 2007 par la NASA dont la mission consiste à explorer la ceinture d'astéroïdes entre 2011 à 2015. La sonde est actuellement en orbite autour de Vesta le 16 juillet 2011. Elle devrait la quitter en juillet 2012 pour aller se mettre en orbite autour Cérès qu'elle atteindra en février 2015. Cérès et Vesta sont deux plus grands corps de la ceinture d'astéroïdes. Il est prévu que la mission s'achève en juillet 2015.


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