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Exploration lointaine

Fin de la mission Akatsuki autour de Vénus

Le 18 septembre dernier, l’agence spatiale japonaise, la JAXA a mis fin aux opérations de la sonde Akatsuki en orbite autour de Vénus depuis 15 ans. L’objectif principal de la mission était d’étudier l’atmosphère vénusienne.

Akatsuki avant son lancement (crédit JAXA)

Akatsuki ou Venus Climate Orbiter a été lancée en mai 2010 par une HII-A. La sonde est entrée seulement en orbite autour de Vénus en décembre 2015 au lieu de décembre 2010, devenant ainsi le premier orbiteur du Japon vers une autre planète. La sonde avait connu des problèmes avec son système de propulsion quelques mois seulement après son lancement, le laissant en orbite autour du soleil en hibernation jusqu’en 2015. Akatsuki a ensuite observé continuellement l’atmosphère de Vénus pendant plus de 8 ans.

Le lancement de la sonde Akatsuki en mai 2010 (crédit JAXA)

La communication avec Akatsuki a été perdue vers la fin avril 2024, déclenchée par un incident dans un mode de contrôle de maintien d’attitude de moindre précision pendant une période prolongée. Bien que des opérations de récupération aient été menées pour rétablir la communication, elles n’ont pas abouti. Compte tenu du fait que la sonde a vieilli, dépassant largement sa durée de vie prévue, et qu’il était déjà en phase d’exploitation tardive, la JAXA a décidé de mettre fin aux opérations.

L’orbiteur est équipé de 5 caméras pour photographier l’atmosphère de Vénus dans l’infrarouge, le visible et l’ultraviolet et un instrument de radio-occultation, permettant de sonder différentes altitudes de l’atmosphère de 40 à environ 85 km.

Les différentes longueurs d’onde observées par Akatsuki (crédit JAXA)

L’objectif principal de la mission était de comprendre la dynamique de l’atmosphère de Vénus. Avec un rayon seulement 5 % plus petit que celui de la Terre et une trajectoire orbitale 28 % plus proche du Soleil, les astronomes appellent souvent Vénus la sœur jumelle de la Terre. Cependant, dans les nuages denses de Vénus, l’environnement pourrait difficilement être plus différent : l’atmosphère de Vénus tourne plus vite que la surface de la planète, un phénomène qui n’a pas été entièrement expliqué : le corps solide effectue une rotation tous les 243 jours terrestres, l’atmosphère tourne autour de la planète en seulement 4 jours terrestres au niveau du sommet des nuages, 60 fois plus vite que le corps plus massif.

La planète est entièrement enveloppée d’une épaisse couche nuageuse composée d’acide sulfurique, son atmosphère dense est principalement composée de CO2, la pression de surface est 90 fois plus forte que celle de la Terre, et la température est d’environ 460 °C en raison de l’effet de serre extrêmement fort.

Image en fausses couleurs synthétisée de Vénus utilisant des images de 283 nm (bleu) et 365 nm (vert) prises par l’imageur ultraviolet Akatsuki (UVI) et l’image de 900 nm (rouge) prise par la caméra infrarouge (IR1). Le dioxyde de soufre est absorbé dans la bande de 283 nm et est donc relativement faible dans les zones bleuâtres de l’image (crédit : équipe du projet PLANET-C).

Akatsuki a découvert une immense structure en forme d’arc (onde de gravité stationnaire) dans les nuages supérieurs, s’étendant quasiment du pôle nord au pôle sud au‑dessus d’Aphrodite Terra, et fixe par rapport au relief malgré des vents de super‑rotation très rapides. Cette onde suggère un couplage fort entre la surface solide et l’atmosphère, et apporte des indices sur les mécanismes qui entretiennent la super‑rotation de l’air autour de Vénus.

Caractéristiques en forme d’arc sur Vénus observées sur les images LIR (a) et leurs emplacements topographiques (b). Les courbes de niveau blanches indiquent une altitude de 3 km (d’après Kouyama et al. 2017).

Les images infrarouges ont révélé un « jet équatorial vénusien », un courant rapide ceinturant l’équateur dans la région des nuages moyens, vers 45–60 km d’altitude, avec un maximum de vitesse près de l’équateur.

Images pseudo-couleurs montrant des données bihoraires acquises par la caméra IR2 de l’Akatsuki (crédit : Équipe du projet PLANET-C)

Akatsuki a aussi mis en évidence de grandes structures de nuages striés sur la face nocturne, que des simulations numériques relient à des mouvements verticaux localisés et à des ondes atmosphériques de grande échelle.

Image en fausses couleurs synthétisée de la face nocturne de Vénus créée avec des images de 1,735 μm (bleu) et 2,26 μm (rouge) prises par la caméra infrarouge Akatsuki (IR2). Le côté jour lumineux de Vénus est hors de vue pour permettre de voir le côté nuit. La lumière infrarouge capturée par IR2 provient de la basse atmosphère à travers les nuages, et les ombres des nuages sont visibles sur l’image. Les couleurs vives et sombres ont été inversées pour montrer les nuages comme une couleur blanchâtre (crédit : équipe du projet PLANET-C).

Les mesures de radio-occultation ont fourni des profils de température, pression et densité d’aérosols sulfurés jusqu’à environ 38–40 km, montrant une structure thermique globalement stable mais avec des variations marquées selon l’altitude et l’heure locale.
Les observations en ultraviolet ont affiné la cartographie du dioxyde de soufre et du « absorbeur inconnu », un composant mystérieux de l’atmosphère qui est responsable de l’absorption d’une grande partie de l’énergie solaire absorbée par l’atmosphère.

Vénus en ultraviolet. Image en fausses couleurs utilisant deux canaux ultraviolets de la caméra UVI d’Akatsuki à 283 nm et 365 nm distingue différents composants de l’atmosphère vénusienne (crédit : JAXA / ISAS / DARTS / Damia Bouic)

La caméra « Lightning and Airglow » a cherché des éclairs dans la haute atmosphère. Un flash isolé détecté en 2020 reste ambigu (il s’agit soit d’un éclair, soit d’une météorite brûlant dans l’atmosphère de la planète, mais s’il s’agit d’un éclair, ce serait la première fois qu’il serait réellement vu sur Vénus).

​Les observations infrarouges de la face nocturne ont fourni les meilleures images globales des nuages de nuit de Vénus et contribuent à la recherche d’indices de volcanisme actif et à l’étude de la circulation profonde des nuages.

À ce jour, 178 articles de revues ont été publiés sur la mission Akatsuki et en utilisant les données Akatsuki, et d’autres résultats sont encore à venir.

Vénus avec la Terre et la Lune par Akatsuki le 21 octobre 2016 avec un filtre infrarouge de 1,735 μm (crédit JAXA)

Avec la fin d’Akatsuki, il n’y a plus de mission en activités autour de Vénus. Plusieurs missions vénusiennes sont en préparation : EnVision de l’ESA, DAVINCI et VERITAS de la NASA (si confirmées), Venus Orbiter Mission (VOM ou Shukrayaan) de l’ISRO, Venus Life Finder (nom non définitif) de Rocket Lab (première mission privée), et peut-être Venera-D de la Russie. Mais aucun ne doit décoller avant les années 2030.

Sources principales : site de la mission, researchoutreach.org, The Planetary Society

Image de couverture : crédit ISAS/JAXA

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