Pluton et Charon : le programme de New Horizons pour le 14 juillet

pluton en couleur
Nouvelle image de Pluton prise le 7 juillet avec le télescope Lorri de la sonde New Horizons. La région claire en forme de cœur sera survolée par la sonde spatiale le 14 juillet prochain à 11 h 50 TU. La grande tache sombre en bas à gauche de Pluton a été surnommée la « Baleine »

Pluton, la plus célèbre des planètes naines du Système solaire, va être survolée pour la première fois le 14 juillet. Voici un aperçu de ce que la sonde New Horizons va accomplir le jour J, après un voyage depuis la Terre de 9 ans et demi.

Nous y voilà presque. Le 14 juillet 2015, la sonde New Horizons entamera le premier survol de l’Histoire de Pluton, situé au sein de la ceinture de Kuiper, une région très reculée du Système solaire, au-delà de l’orbite de Neptune. Cela fait des décennies que les planétologues y songent et cette mission va enfin concrétiser leurs rêves — partagés par le public — de découvrir les paysages de ce corps plus petit que la Lune — environ 2.300 km de diamètre — qui gravite autour du Soleil en 247 années sur une orbite très elliptique, à une distance moyenne de 5,9 milliards de km, soit 39 unités astronomiques (4,4 milliards de km pour le périhélie et jusqu’à 7,3 milliards de km lors de l’aphélie). Découverte en 1930 par l’américain Clyde Tombaugh, Pluton fut longtemps considérée comme la neuvième planète de notre système planétaire jusqu’à ce que, en 2006, l’Union astronomique internationale vote son reclassement dans la famille des planètes naines (aux côtés de Cérès, Haumea, Sedna, Quaoar, Éris, Makemake, etc.).

En s’y rendant sur place, les chercheurs espèrent affiner leurs connaissances parcellaires de ce monde pétri de glaces et de roches (sa densité est de 2 g/cm3) où la température oscille entre – 223 et – 233 °C. Les sept instruments embarqués (Lorri, SDC, Pepssi, Swap, Rex, Alice et Ralph) permettront, entre autres, de cartographier sa surface, caractériser les taches sombres et claires, définir leurs compositions (peut-être s’agit-il de glace d’eau mêlée à du méthane gelé pour les zones sombres…), étudier les processus de formation et d’échappement de son atmosphère laquelle est des millions de fois plus ténue que celle de la Terre et composée essentiellement d’azote (99,5 %). Les planétologues comptent bien confronter ces observations inédites avec leurs modèles élaborées à partir des données collectées par Hubble (les meilleures images dont on disposait jusqu’à présent, à redécouvrir ici) et plusieurs séries d’occultations par des étoiles. Ils attendent de nombreuses réponses aux énigmes que cet embryon de planètes, formé il y a environ 4,5 milliards d’années, leur pose depuis de nombreuses années.

Mais il n’y pas que Pluton qui intéresse les scientifiques. N’oublions pas que c’est un couple, une planète double dont le compagnon n’est autre que le passeur des Enfers, Charon. Quand on admire leur danse gravitationnelle, on ne peut s’empêcher d’être surpris par leurs différences de couleurs : l’une affiche un orangé-ocre et l’autre apparait plus sombre avec plusieurs nuances de gris. Enfin les quatre petits satellites naturels du système binaire ne manqueront pas d’éveiller la curiosité : Nix, Hydre, Styx et Kerberos (et, qui sait ?, d’autres viendront s’ajouter). Si anneaux il y a, comme cela avait été un temps envisagé, ils sont probablement extrêmement fins, car les récentes occultations d’une étoile par Pluton n’ont pour l’instant rien révélé de tel.

pluton et charon en couleur
À droite, Pluton et à gauche, Charon. Cette image traitée par déconvolution a été prise avec la caméra de Lorri, le 8 juillet 2015, à environ 6 millions de km de distance. « Ces deux objets sont ensemble depuis des milliards d’années, mais ils sont totalement différents » a déclaré à leur sujet, le chef scientifique de la mission Alan Stern du SwRI

D’abord le survol de Pluton

Lancée le 19 janvier 2006 par une fusée Atlas V 551 épaulée par un second étage Centaur et un troisième, Star 48B, New Horizons a été propulsé à très grande vitesse en direction de Jupiter qu’elle atteignit seulement un an plus tard, le 28 février 2007. Ce fut alors un tremplin pour elle (assistance gravitationnelle) qui la précipita vers Pluton-Charon à une vitesse moyenne de 49.000 km/h (1,2 million de km par jour !). La croisière a duré neuf ans et six mois et la voici à présent, après avoir avalé plus de 4,8 milliards de km, aux portes des Enfers (les mondes souterrains dans la mythologie gréco-romaine), où errent des terres sombres et inexplorées, dans un environnement glacial où le Soleil, 1.000 fois moins brillant que sur Terre, n’est plus qu’une lueur.

Le 13 juillet, New Horizons enverra ses dernières images de navigation et un paquet de données désigné « Fail Safe » au cas où la suite des opérations tourne mal (une nouvelle panne, une collision avec des micrométéorites… on ne sait jamais). La petite lune Nix (entre 32 et 110 km), vraisemblablement allongée en forme de ballon de rugby sera photographiée dans la foulée, à environ 590.000 km de distance. Pluton n’est plus très loin (plus ou moins 700.000 km). NH voyage alors à près de 14 km par seconde.

Puis enfin, le 14 juillet, il devrait être 11 h 50 en temps universel (précisément 11h49mn57s TU) et 13 h 50 en France métropolitaine lorsque la sonde de 465 kg atteindra sa plus petite distance avec Pluton : 12.500 km. Elle survolera alors une région claire bordée par la longue tache sombre qui ceinture l’équateur, surnommée « la Baleine ». Sur les images prises le 8 juillet (la première depuis la panne du 4 juillet), cette formation qui s’étend sur environ 2.000 km apparait sous la forme d’un cœur sans arrondi (voir photo ci-dessus). Pour avoir une idée plus précise de la face opposée, il faudra compter sur les données acquises les jours précédents au gré de la rotation de 6,4 jours de la petite planète. Certes, avec une résolution inférieure que le jour J, mais qui sera toutefois très satisfaisante.

En rouge, la trajectoire de New Horizons. Le 14 juillet à 11 h 50 TU, la sonde spatiale passera à seulement 12.500 km de la surface de Pluton. À 12 h 3 TU, ce sera le tour de Charon d’être approché. L’ensemble du couple Pluton-Charon et leurs petits satellites pourront être photographiés les jours précédents ce rendez-vous inédit
En rouge, la trajectoire de New Horizons. Le 14 juillet à 11 h 50 TU, la sonde spatiale passera à seulement 12.500 km de la surface de Pluton. À 12 h 3 TU, ce sera le tour de Charon d’être approché. L’ensemble du couple Pluton-Charon et leurs petits satellites pourront être photographiés les jours précédents ce rendez-vous inédit

Au tour de Charon puis plusieurs occultations

Quelques minutes après le survol de Pluton, à 12 h 3 TU, New Horizons sera à 28.858 km du « nocher » Charon. Nous découvrirons alors pour la première fois des détails la surface de ce corps sombre de quelque 1.207 km de diamètre.

À 12 h 51 mn 25 s TU, la sonde spatiale sera en position d’observer une occultation du Soleil par Pluton. Une magnifique occasion pour le spectromètre ultraviolet Alice de disséquer la lumière de notre Étoile qui se faufilera à travers l’atmosphère de la planète naine afin d’en déduire sa composition. Une minute plus tard, à 12 h 52 mn 27 s, ce sera au tour de la Terre, d’être cachée. Cette fois l’antenne de l’instrument Rex (Radio Science Expriment) interceptera un signal émis depuis notre monde qui, en passant à travers l’atmosphère de Pluton, permettra aux chercheurs de mieux préciser sa densité, sa pression, sa température… Celle-ci semble en effet varier beaucoup au cours de la longue période orbitale de l’astre ocre (Pluton a presque les mêmes teintes que Mars…).

Le vaisseau renouvellera ces opérations à 14 h 17 mn 40 s TU avec cette fois, en ligne de mire, Charon qui occulte le Soleil. Idem à 14 h 20 TU, quand le compagnon de Pluton passera devant la Terre.

Les suites de la mission

Cette exceptionnelle moisson d’images et de mesures diverses et variées sera progressivement envoyée vers la Terre. Les équipes scientifiques et techniques recevront dans un premier temps, entre le 17 et le 20 juillet, des données et images compressées de « haute priorité », ce qui ne représentera qu’un petit pour-cent de l’ensemble des informations collectées. À partir de novembre 2015 et jusqu’à la fin de 2016, les images non compressées et le reste des données seront téléversées.

Pendant ce temps, le véloce New Horizons voguera en direction de sa prochaine cible, probablement une comète endormie au sein de la ceinture de Kuiper. Les scientifiques du JHUAPL en charge de la mission ont le choix entre PT1 et PT3 (PT pour Potential Targets, en anglais). Le premier à l’air plus accessible, car il demanderait moins d’énergie pour l’atteindre. Le second semble plus grand, mais réclame un peu plus d’énergie. Les chercheurs devraient prendre leur décision cet automne. Un survol à seulement 10.000 km (voire moins) est prévu à l’horizon 2019.

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