DAWN en orbite autour de CERES !

La sonde DAWN de la NASA est désormais arrivée à sa destination finale : la planète naine CERES. C’est par ce simple tweet que la NASA a annoncé la nouvelle :

Dawn est une sonde spatiale qui a été lancée le 27 septembre 2007.

Lancement de Dawn par une Delta 2 le 27/09/2007 (source NASA)

Lancement de Dawn par une Delta 2 le 27/09/2007 (source NASA)

Dawn est la première mission à explorer 2 corps extra-terrestres : Vesta et Cérès, les deux objets les plus gros de ce que l’on nomme la ceinture principale des astéroïdes, la région entre Mars et Jupiter. Avant Dawn, d’autres sondes ont approché des astéroïdes de cette région, mais seulement en survol. Vesta et Cérès sont d’intéressants objets d’études, car ils peuvent aider à comprendre comment notre système solaire a été formé. Cérès et Vesta sont les corps les plus massifs dont la croissance a été interrompue par la formation de Jupiter. (voir article Les astéroïdes : une vrai menace ?). Ils sont cependant très différents : Cérès est très primitive et humide tandis que Vesta est évoluée et sèche.

Ceres comparé aux  astéroïdes visités à ce jour, dont Vesta. (Image de la NASA/ESA/JAXA. Compilées par Paul Schenck=.

Ceres comparé aux astéroïdes visités à ce jour, dont Vesta. (Image de la NASA/ESA/JAXA. Compilées par Paul Schenck).

Entre juillet 2011 et septembre 2012, Dawn est resté 14 mois en orbite autour de l’astéroïde géant Vesta (diamètre moyen de 525 km).

Dawn a permit de cartographier Vesta, confirmant qu’il s’agit d’une protoplanète, avec une topographie de montagnes variables, des creux, des rochers, des cratères, des falaises, et plus encore. Au pôle sud de l’astéroïde, il a été observé un cratère géant (460 km de diamètre et 13 km de profondeur). La collision massive qui a créé ce cratère a creusé 1% du volume de l’astéroïde, soit le dynamitage de près de 2 milliards de mètres cubes de roches dans l’espace. Les scientifiques pensent qu’environ 5% de toutes les météorites que nous trouvons sur Terre sont le résultat de ce seul accident. Comme analogie, si la Terre avait un cratère qui était proportionnellement aussi grand que celui sur Vesta, il remplirait l’Océan Pacifique (source).

Image de Vesta capturée par Dawn le 9 Juillet 2011. (Credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA)

Image de Vesta capturée par Dawn le 9 Juillet 2011. (Credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA)

Céres est par contre considérée comme une planète naine depuis 2006, car au contraire des astéroïdes, elle est suffisamment massive pour être quasiment sphérique. Avec 950 kilomètres de diamètre, c’est la plus petite des planètes naines connues à ce jour (Pluton, Eris, Hauméa et Makémaké), qui se trouvent elles au-delà de l’orbite d’Uranus.

Mais Cérès a plus en commun avec la Terre et Mars que ses voisines rocheuses. Il y a des signes que Cérès contient de grandes quantités de glace d’eau sous sa surface. Les scientifiques, à l’aide de l’observatoire spatial Herschel, ont trouvé des preuves de vapeur d’eau sur Cérès. La vapeur est peut être produite par des cryovolcans ou par la sublimation de la glace près de la surface (passage de l’état solide à l’état gazeux). Cérès a une surface glacée et une atmosphère aussi. Les astronomes estiment que si Cérès a été composé de 25% d’eau, il peut y avoir plus d’eau que toute l’eau douce de la Terre ! L’eau de Cérès, contrairement à la Terre, serait sous la forme de glace d’eau et située dans le manteau, autour du noyau solide de la planète naine. (source)

La sonde Dawn transporte trois instruments scientifiques : une caméra visible, un spectromètre de cartographie infrarouge et visible, et un spectromètre de rayonnement gamma et neutronique. En complément, utilisant les signaux audio de navigation réverbérant sur la surface de Vesta et Cérès, Dawn aidera à déterminer leur masse respective, leur champ de gravité, les axes principaux, leur axe et moments d’inertie de rotation, donc la structure interne de ces deux organes.

Première cartographie complète de CERES par DAWN :  La surface de Cérès est couverte de cratères de nombreuses formes et tailles, comme on le voit dans cette mosaïque de la planète naine. La mosaïque est composée d'images prises par la mission Dawn de la NASA le 19 février 2015 à une distance de près de 46.000 km. Plusieurs points lumineux sont visibles, y compris deux qui sont très lumineux et se trouvent dans un seul cratère au nord de l'équateur. (Crédit image: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA)

Première cartographie complète de CERES par DAWN
La surface de Cérès est couverte de cratères de nombreuses formes et tailles, comme on le voit dans cette mosaïque de la planète naine. La mosaïque est composée d’images prises par la mission Dawn de la NASA le 19 février 2015 à une distance de près de 46.000 km. Plusieurs points lumineux sont visibles, y compris deux qui sont très lumineux et se trouvent dans un seul cratère au nord de l’équateur.
(Crédit image: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA)

La mise en orbite de la sonde Dawn autour de Vesta puis de Céres n’aurait pas été possible sans sa propulsion ionique. 2 moteurs à propulsion ionique assure la mission tandis qu’un troisième sert de remplacement en cas de panne d’un des premiers. Dawn n’est cependant pas la première mission à utiliser ce type de propulsion. Auparavant, il y a eu Deep Space 1 de la NASA et Hayabusa de la Jaxa.

Les propulseurs fonctionnent en utilisant une charge électrique pour accélérer des ions provenant du combustible xénon à une vitesse de 7 à 10 fois supérieure à celle des moteurs chimiques. Les moteurs sont économes en carburant, en utilisant seulement environ 3,25 milligrammes de xénon par seconde à la poussée maximale.

Infographie de la propulsion ionique de Dawn (Image credit: NASA/JPL)

Infographie de la propulsion ionique de Dawn (Image credit: NASA/JPL)

Au lancement, Dawn avait 425 kg de propulseur xénon, gaz chimiquement inerte, facilement stocké sous une forme compacte (1,5 fois la densité de l’eau). À la poussée maximale, chaque moteur produit un total de 91 millinewtons, l’équivalent de la force nécessaire à maintenir appuyée une seule feuille de papier sur votre main. Même si cela semble faible, la variation totale de la vitesse de propulsion ionique au cours de la mission sera comparable à la poussée fournie par la fusée Delta II qui a lancé la sonde, soit neuf boosters à carburant solide, plus les 3 étages du lanceur. L’efficacité de ce système de propulsion vient du fait qu’il peut fonctionner pendant des milliers de jours, au lieu des quelques minutes des moteurs de la fusée Delta.(source)

Cérès vu par la sonde Dawn le 1er Mars, juste quelques jours avant sa mise sur orbite autour de la planète naine jusque-là inexploré. L'image a été prise à une distance d'environ 48000 km. (Crédit d'image: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA)

Cérès vu par la sonde Dawn le 1er Mars, juste quelques jours avant sa mise sur orbite autour de la planète naine jusque-là inexploré. L’image a été prise à une distance d’environ 48000 km. (Crédit d’image: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA)

Dawn se trouve actuellement à 60800 km de Cérès, soit 16% de la distance moyenne entre la Terre et la Lune. La sonde est à 3,33 UA (ou 498.000.000 km) de la Terre, ou 1230 fois plus loin que la Lune. Les signaux radio, voyageant à la limite universelle de la vitesse de la lumière, prennent 55 minutes pour faire l’aller-retour Terre-Dawn. Fin mars, l’orbite de Dawn devrait être « Cereocentric » 4600 x 85000 km. L’orbite finale de Dawn se situera aux environs de 515 km d’altitude au plus proche.

Les premières mesures scientifiques devraient désormais commencer en avril et se terminer en décembre 2015. Les scientifiques, et nous aussi, espèrent en savoir davantage sur ce corps, relique du passé de notre système solaire. Et aurons-nous la réponse à cette question : d’où viennent les mystérieux points blancs à la surface de Cérès ?

Cérès en rotation dans ce film accéléré composé d'images prises par la mission Dawn de la NASA au cours de son approche de la planète naine. Les images ont été prises le 19 février 2015, à une distance de près de 46.000 km. Un tour complet de la planète naine dure environ neuf heures. Les images ont une résolution de 4 km par pixel (Crédit image: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA)

Cérès en rotation dans ce film accéléré composé d’images prises par la mission Dawn de la NASA au cours de son approche de la planète naine. Les images ont été prises le 19 février 2015, à une distance de près de 46.000 km. Un tour complet de la planète naine dure environ neuf heures. Les images ont une résolution de 4 km par pixel (Crédit image: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA)

Pour compléter, des vidéos (en anglais) sur la mission de Dawn : 

Une vidéo narrée par Léonard Nimoy, Spock de Star Trek : 

Le site de la NASA consacré à Dawn : http://www.nasa.gov/mission_pages/dawn

Article précédent : Première image 2015 de Céres par la sonde Dawn

Infographie (source Space.com)

Infographie (source Space.com)

Une réflexion sur “DAWN en orbite autour de CERES !

  1. Dawn, New Horizons… Décidément, c’est le 14 juillet tous les jours !

    Et ne pas oublier de fêter comme il se doit les anniversaires des missions historiques que furent Apollo-11 en 69 et ASTP / EPAS (Apollo-18 / Soyuz-19) en 75.

    Amitiés,
    Michel

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