New Horizons : à la découverte de Pluton

Pluton, cette inconnue

Pluton, une planète naine du système solaire depuis qu’elle a été déclassée en 2006 de son rôle de neuvième planète est une inconnue. Aucune sonde terrienne ne l’a survolé à ce jour.

Pluton se situe à 6 milliards de kilomètres du soleil (40 fois la distance soleil/Terre). Elle n’a été découverte qu’en 1930 par un américain, Clyde Tombaugh. Pluton fait partie d’objets peuplant la ceinture de Kuiper, un vaste anneau de débris au-delà de Neptune qui donne naissance aux comètes et abritent des mondes glacés, car ne recevant que peu de lumière solaire.

Pluton, c’est un monde glacé ultra froid : la température moyenne au sol est évaluée à −223°C. Et elle serait constituée de glace d’azote à 98 %, de glace de monoxyde de carbone, de glace d’eau et de glace d’éthane, selon des analyses par spectroscopie infrarouge.

Cinq corps tournent autour de Pluton : Charon, Hydre, Nix, Kerbéros et Styx. Mais ce ne sont pas exactement des satellites. En effet, le centre de gravité de la planète se situe en réalité entre Pluton et Charon. De plus, le champ gravitationnel de cette zone se déplace constamment. Du coup ces « satellites » orbitent de manière chaotique autour du duo Pluton – Charon, et auraient des formes assez inattendues, non sphériques :

Les 5 "lunes" de Pluton : Charon, Styx ,Nix, Kerberos et Hydra. Cette illustration montre l'échelle et la luminosité comparative des petits satellites de Pluton. Les cratères de surface sont pour illustration seulement et ne représentent pas des données d'imagerie réelle. (Crédits: NASA / ESA / A. Feild (STScI))

Les 5 « lunes » de Pluton : Charon, Styx ,Nix, Kerberos et Hydra.
Cette illustration montre l’échelle et la luminosité comparative des petits satellites de Pluton. Les cratères de surface sont pour illustration seulement et ne représentent pas des données d’imagerie réelle. (Crédits: NASA / ESA / A. Feild (STScI))

Kerberos et Styx n’ont été découverts qu’en 2011 et 2012 grâce aux images de Hubble. Hydra et Nix qu’en Juillet 2014 et Janvier 2015.

Avant 2015, voici l’image la plus précise de Pluton, prise par le télescope spatial Hubble :

Carte reconstituée de Pluton en vraies couleurs générée par ordinateur à partir d'images d'Hubble (source Wikipedia)

Carte reconstituée de Pluton en vraies couleurs générée par ordinateur à partir d’images d’Hubble et parmi les plus hautes résolutions possibles avec la technologie disponible en 2010 (source Wikipedia)

Pluton est le dernier grand corps de notre système à ne pas avoir été survolé

L’exploration du système solaire a commencé dès le début de l’exploration spatiale, en 1962 avec le survol de Vénus par Mariner 2. Puis, c’est Mars en 1965 avec Mariner 4, Jupiter en 1973 avec Pioneer 10, Mercure en 1974 (Mariner 10), Saturne en 1979 (Pioneer 11), Uranus en 1986 et Neptune en 1989 survolées successivement par Voyager 2.

New Horizons, la sonde exploratrice

Le voyage de la sonde a commencé en 2006 et après des périodes d’hibernation la dernière étape de son voyage a commencé en décembre 2014 [lire article « Le réveil de New Horizons programmé au 6 décembre« ]. Elle vient de parcourir 4,8 milliards de kilomètres.

La sonde New Horizons de la NASA avant son lancement en 2006 (© Ben Cooper - http://www.launchphotography.com/)

La sonde New Horizons de la NASA avant son lancement en 2006 (© Ben Cooper – http://www.launchphotography.com/)

La sonde embarque un télescope et des instruments de mesure. Mais surtout, depuis qu’elle s’approche de la planète, New Horizons nous envoie régulièrement des images de plus en plus précise de la planète naine et de Charon.

Image de Pluton par new Horizons en juin 2015 à plus de 50000 km de la planète (Crédit image: NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute)

Image de Pluton par new Horizons en juin 2015 à plus de 50000 km de la planète
(Crédit image: NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute)

Ces images montrent des variations dans les caractéristiques de la surface de Pluton en rotation. Elles ont été prises par le Long Range Reconnaissance Imager de la New Horizons (LORRI), montrant quatre « visages » différents de Pluton tournant autour de son axe avec une période de 6,4 jours (toutes les images ont été tournées pour aligner l’axe de rotation de Pluton avec la direction verticale de haut en bas sur la figure, comme schématisé en haut à droite). Quand une région très vaste, sombre près de l’équateur de Pluton apparaît près du bord, il donne à Pluton un aspect nettement non sphérique, mais faux (Pluton est connue pour être presque parfaitement sphérique grâce à des données précédentes). Ces images sont affichées à quatre fois la taille de l’image LORRI initiale, et ont été traitées à l’aide d’une méthode appelée déconvolution, qui aiguise les images originales pour améliorer les caractéristiques sur Pluton. La déconvolution peut parfois donner des détails faux, de sorte que les détails les plus fins dans ces images devront être confirmés par des images plus proches dans les prochaines semaines. Toutes les images sont affichées en utilisant la même échelle de luminosité. (source http://pluto.jhuapl.edu/).

Pour en savoir plus sur la méthode de déconvolution, lire cet article de Futura-Sciences.

Pour la première fois, la sonde New Horizons de la NASA a photographié Kerberos et Styx

Image des lunes Kerberos et Styx de pLuton, par la sonde New Horizons de la NASA (credits NASA / JHUAPL / SwRI)

Image des lunes Kerberos et Styx de pLuton, par la sonde New Horizons de la NASA (credits NASA / JHUAPL / SwRI)

Cette animation est composée de quatre séries d’images prises entre le 25 Avril et le 1er mai 2015 à une distance d’environ 90 millions de km de Pluton. Chaque observation se compose de cinq expositions de 10 secondes qui ont été ajoutés ensemble pour faire l’image de gauche. Les images ont été abondamment traités pour réduire les reflets lumineux de Pluton et Charon et supprimer le champ dense des étoiles en arrière-plan (image du centre). Sur l’image de droite, on peut voir les positions et les orbites des lunes brillantes Nix et Hydra. Styx, Nix, Kerberos, et Hydra orbitent respectivement à 42000, 49000, 58000, et 65000 km du barycentre Pluton-Charon.

Pluton et Charon en couleurs : les détails s’affinent

Premier film créé par New Horizons montrant en couleur les caractéristiques de surface de Pluton et de sa plus grande lune, Charon.  Les images ont été prises entre le 23 Juin et 29 Juin 2015 alors que la distance de New Horizons vers Pluton diminuait de 24 à 18 million de kilomètres. Six images en haute résolution en noir et blanc du Long Range Reconnaissance Imager (LORRI), l'instrument de New Horizons ont été combinées avec les données en couleur de l'instrument Ralph pour produire ce film. (© 2015 The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory LLC)

Premier film créé par New Horizons montrant en couleur les caractéristiques de surface de Pluton et de Charon.
Les images ont été prises entre le 23 Juin et 29 Juin 2015 alors que la distance de New Horizons vers Pluton diminuait de 24 à 18 million de kilomètres. Six images en haute résolution en noir et blanc du Long Range Reconnaissance Imager (LORRI), l’instrument de New Horizons ont été combinées avec les données en couleur de l’instrument Ralph pour produire ce film. (© 2015 The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory LLC)

Grâce aux données recueillies par New Horizons, les scientifiques espèrent connaitre davantage la Ceinture de Kuiper et reconstruire comment elle a changé au fil du temps, à cause de la migration des planètes géantes Jupiter et Saturne. Ce que nous apprendrons de la planète naine pourrait également permettre aux scientifiques de préciser les processus qui ont façonné la Terre primitive.

Un vol périlleux

La sonde New Horizons survolera la planète Pluton à très grande vitesse : 50 000 km/h soit 14 km/s et à 12 500 km d’altitude seulement.

« Tout ce que la taille d’un grain de sable est potentiellement dangereux pour le vaisseau spatial« , selon Mark Showalter du SETI Institut, un membre de l’équipe d’évaluation des risques de la mission. « Si une poussière coupe une connexion électrique ou frappe une unité de traitement de l’ordinateur, il pourrait endommager irrémédiablement le vaisseau spatial. »

Une mission de 9 ans dans le système est effectivement une prouesse technologique. Comme pour Rosetta, des périodes d’hibernation ont été nécessaires pour permettre aux équipements électroniques de survivre aux conditions extrêmes de l’espace [article New Horizons : réveil confirmé, direction Pluton !]

Et plusieurs phases de programmation sont nécessaires pour ajuster les phases de vol du vaisseau spatial. Et ce n’est pas aisé avec des communications par ondes radios qui mettent 4h30 pour aller de la Terre à la sonde spatiale. Et pareil au retour !

Le 30 juin, les contrôleurs du Centre de Mission au Laboratoire de Physique Appliquée (APL-Applied Physics Laboratory) de l’université Johns Hopkins à Laurel dans le Maryland, ont envoyé des télécommandes d’allumage des moteurs de New Horizons pour ajuster une dernière fois la trajectoire d’approche du vaisseau : 23 secondes seulement de mise à feu. Il s’agit de manœuvres extrêmement précises sinon la sonde peut rater la zone où les mesures de l’atmosphère de Pluton seront possibles ou percuter la planète.

Lors du survol le 14 juillet, le vaisseau spatial va entrer dans un mode spécial «rencontre», en totale autonomie, une programmation conçue par l’APL afin de prioriser la collecte de données. S’il y a un problème, au lieu de passer en mode sans échec la sonde se déplacera vers des systèmes redondants pour garder la collecte de données en cours. [article à suivre pour le détail du survol].

Ce samedi 4 juillet, une anomalie à bord de New Horizons est survenue

« Le pilote automatique autonome à bord du vaisseau spatial a reconnu un problème et, comme c’est programmé pour faire dans une telle situation, il est passé de l’ordinateur principal à celui de sauvegarde » a expliqué la NASA dans un communiqué. « Le pilote automatique a placé le vaisseau spatial en mode «sauvegarde» (safe mode) et a ordonné à l’ordinateur de sauvegarde de relancer la communication avec la Terre. » (source NASA). Les communications ont été interrompues pendant environ 2 heures mais ont été rétablies. Lors de ce mode de sauvegarde, le vaisseau spatial économise alors son énergie et seuls les éléments vitaux sont en fonctionnement. Les instruments ont été coupés.
Le 6 juillet, la NASA a communiqué sur l’origine probable de l’anomalie :  » une faille dans la chronologie des commandes de la sonde difficile à détecter « . Un saturation de l’ordinateur de bord ? La reprise des activités des instruments est prévue le 7 juillet.
Une belle frayeur à un peu plus de 8 jours du survol de Pluton !

Pour suivre le survol de Pluton le 14 juillet : 

Rendez-vous à la Cité de l’Espace de Toulouse du 13 au 16 juillet :

J’y serai également les 14 et 16 juillet 😉

ou en direct sur Youtube :

Tous les détails sur : http://www.enjoyspace.com/fr/news/le-survol-de-pluton-par-new-horizons-en-direct

Sur Twitter, suivez @NASANewHorizons le compte officiel de la sonde de la NASA, et  suivez en français @CiteEspace, @RevesdEspace (ce blog) ou @idariane.  #Pluto #NewHorizons #plutoflyby

le survol de New Horizons à suivre en direct de la Cité de l'espace

le survol de New Horizons à suivre en direct de la Cité de l’espace

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