CASSINI-HUYGENS

Objectif :  Le système de Saturne

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CASSINI est le poids lourd de l'espace. Vus sa taille et ses similitudes avec le vieux GALILEO, on pourrait le prendre pour un vaisseau de l'ancienne génération, or il n'en est rien. C'est un vaisseau international qui a été conçu selon les exigences d'économie et d'efficacité qui caractérisent les missions spatiales des années 90. Mais la mission de CASSINI est de taille: Il s'agit d'explorer le système de Saturne, un monde 10 fois plus éloigné du Soleil que la Terre. Un monde qui a été trop vite survolé par les vaisseaux PIONEER 11 (1979) et VOYAGER 1 et 2 (1980 et 81). Le mystérieux Titan, satellite plus gros que la planète Mercure, enveloppé d'une atmosphère opaque, est placé au premier rang des objectifs de la mission. Il va recevoir la visite de la sonde européenne HUYGENS qui part arrimée à CASSINI. Cette grande mission se devait d'honorer les noms de Cassini et Huygens, les deux astronomes du 17^ème siècle qui firent les premiers pas dans la découverte de Saturne et de Titan.

Le lourd vaisseau est comme il se doit, équipé d'un imageur et bardé d'instruments scientifiques. Dans le monde de Saturne, le Soleil est 100 fois plus faible que sur Terre et la température est de l'ordre de -180°C, alors à bord de CASSINI l'énergie est fournie par 3 générateurs nucléaires. L'antenne radio longue distance du vaisseau est une parabole de 4 mètres de diamètre. CASSINI possède également 3 antennes fouet de 10 mètres de long, disposées à 90° selon les 3 axes du vaisseau, ainsi qu'un mat de 13 mètres pour supporter le magnétomètre.

Pour arracher CASSINI à l'attraction terrestre, il ne faut rien moins qu'un lanceur TITAN IV B avec un troisième étage CENTAUR. L'ensemble pèse 1000 tonnes au décollage et mesure 56 mètres de hauteur. Le lancement se déroule sans problème et le 6 octobre 1997, CASSINI se sépare de l'étage CENTAUR qui vient de le propulser vers Vénus... Non, ce n'est pas une erreur. Le lanceur a beau être monstrueux, il est incapable d'envoyer directement CASSINI vers Saturne. Il faut recourir à l'assistance gravitationnelle des planètes, et pour ce, le vaisseau va passer 2 fois par Vénus, puis va revenir frôler la Terre, et c'est finalement Jupiter qui donnera le dernier coup de pouce.

La croisière va durer 7 ans au total! CASSINI n'a aucune mission intermédiaire importante à réaliser au cours de son périple, économies obligent. Le vaisseau vit au ralenti et les contacts avec la Terre sont réduits aux tâches d'entretien et de routine. Tout le temps qu'il se trouve dans le système solaire intérieur, CASSINI est soumis au fort rayonnement du Soleil. Comme il n'a pas besoin de sa grande antenne parabolique pour communiquer, il s'en sert comme d'une ombrelle en maintenant l'attitude adéquate... Jusque là ça va, mais... It's a long way to Saturn!

Derniers événements,

26 avril 1998

Premier survol de Vénus pour assistance gravitationnelle. CASSINI se trouve à 136 millions de km de la Terre. Cette distance correspond à 7 minutes-lumière, ce qui signifie que 7 mn sont nécessaires à un signal radio pour aller du vaisseau à la Terre, et inversement. En frôlant l'étoile du Berger à 284 km d'altitude, le vaisseau voit sa vitesse augmenter de 7 km par seconde. La vitesse actuelle de CASSINI est de 141000 km/h.

A cette occasion CASSINI n'a effectué que 2 petites missions scientifiques: Il a recherché des éclairs dans l'atmosphère de Vénus et a testé sur la planète le radar qui doit lui servir à sonder la surface de Titan.

2 décembre 1998

Le vaisseau a atteint l'aphélie (point de son orbite la plus éloignée du Soleil). Il est à peine au delà de l'orbite de Mars et n'a pas assez d'élan pour aller plus loin. Le moteur principal est allumé pendant 90 minutes pour... freiner!? Le vaisseau ralentit de 450 mètres par seconde... Sa vitesse par rapport au Soleil, passe de 67860 km/h à 66240 km/h, mais c'est reculer pour mieux sauter! Cette manoeuvre aura pour effet de le ramener à Vénus le 20 juin 99 pour une nouvelle manoeuvre d'assistance gravitationnelle...

4 février 1999

Le moteur principal du vaisseau a été mis à feu avec succès pendant 2 minutes pour effectuer une correction de trajectoire.

18 mai 1999

6ème correction de trajectoire. CASSINI est de retour à l'intérieur de l'orbite terrestre.

10 juin 1999

La correction prévue ce jour pour l'ajustement final de la trajectoire d'approche de Vénus a été annulée. La correction de trajectoire du 18 mai a été suffisamment précise.

24 juin 1999

2^ème survol de Vénus pour assistance gravitationnelle: à 19h30 heure française, CASSINI est passé à seulement 600 km de la surface de Vénus. En se faisant aspirer par le champ de gravitation de la planète, le vaisseau a subi une accélération dans le sens de déplacement de celle-ci autour du Soleil. Ce gain en vitesse lui donne un nouvel élan en vue d'atteindre la lointaine Saturne...

18 août 1999 à 5h28 heure française

Survol de la Terre à 1171 km au-dessus du sud-est Pacifique. Non, CASSINI n'a pas fait 2 fois le tour du Soleil pour revenir bêtement à son point de départ! S'il est revenu survoler la Terre, c'est pour procéder à une nouvelle manoeuvre d'assistance gravitationnelle. La méthode habituelle, la plus efficace, consiste à viser d'abord en plein centre de la planète et à faire une correction de trajectoire au bon moment pour la frôler à la distance requise. En ce qui concerne la Terre, on a exceptionnellement visé à côté pour ne pas risquer la collision et la dissémination dans l'atmosphère terrestre du plutonium radioactif contenu dans les générateurs électriques du vaisseau. Au passage de Vénus on a donc visé à côté de la Terre, puis on a effectué 4 corrections de trajectoire successives les 4 et 19 juillet ainsi que les 2 et 11 août, pour amener CASSINI à survoler notre planète à la bonne distance...

A cette occasion, le mât de 13 mètres du magnétomètre, qui était resté en position rétractée depuis le lancement, a été déployé avec succès. Le magnétomètre et tous les autres instruments de CASSINI ont été mis en service pour observer la Lune, la Terre et son environnement, comme s'il s'agissait d'une planète étrangère. C'était le moment ou jamais de tester et de calibrer la panoplie d'instruments d'observation de CASSINI...

31 août 1999

Correction de trajectoire: 72 secondes de combustion. OK.

3 novembre 1999

La croisière de CASSINI se poursuit sans problème. Le vaisseau n'effectue que des opérations de routine. Toutefois, aujourd'hui on a orienté CASSINI de façon à placer pendant quelques temps, son analyseur de poussières cosmiques dans le plan de l'écliptique (le plan de révolution des planètes autour du Soleil). Suite à cette manoeuvre on devrait voir augmenter considérablement le nombre d'impacts détectés par l'appareil...

17 décembre 1999

CASSINI a dépassé les 2 milliards de km parcourus à travers le système solaire. Il vient d'entrer dans la zone de la ceinture principale d'astéroïde située entre les orbites de Mars et de Jupiter...

23 janvier 2000

Croisant actuellement dans la ceinture principale d'astéroïdes, CASSINI passe à 1 million et demi de km de l'astéroïde 2685 Mazursky. A noter que cette distance n'est pas énorme à l'échelle astronomique (4 fois la distance Terre Lune). A noter également que la densité des astéroïdes qui gravitent dans la ceinture principale n'est pas si élevée que ne le laissent supposer les schémas que l'on peut voir dans certains livres d'astronomie. CASSINI ne fait pas de slalom pour traverser cette zone!

Ce n'est pas un survol rapproché, mais 3 des instruments de CASSINI sont mis en service pour observer l'astéroïde. Ceci permet également de vérifier quelles seront les performances de CASSINI dans l'observation des petits satellites de Saturne...

1^er février 2000

Pendant son séjour dans le système solaire interne, CASSINI se servait de sa grande antenne parabolique de 4 mètres de diamètre comme d'une ombrelle, pour se protéger de la chaleur des rayons solaires. Maintenant qu'il s'est bien éloigné du Soleil, mais aussi de la Terre, il adopte désormais une attitude telle que cette antenne est dirigée vers la Terre pour assurer les communications radio à haut débit...

9 mars 2000

Mise en service et tests du contrôle d'attitude par volants d'inertie... Jusqu'à présent, CASSINI modifiait et corrigeait son attitude à l'aide des petits moteurs à réaction prévus à cet effet. Cependant, les vaisseaux spatiaux comme CASSINI sont équipés d'un autre système de contrôle d'attitude, plus précis. Ce système consiste à contrôler la rotation du vaisseau dans un sens ou dans l'autre et dans les 3 dimensions spatiales, en accélérant ou décélérant des volants d'inertie. La rotation du vaisseau se produit par réaction dans la sens opposé du mouvement appliqué au volant d'inertie. Mais non, ce n'est pas compliqué! Vous pouvez vous-même en tester le principe: Asseyez-vous sur une chaise de bureau rotative sans poser les pieds au sol ; mettez les bras en croix à l'horizontale. L'expérience est prête: La chaise, c'est le vaisseau et vous, vous êtes le volant d'inertie. En maintenant les bras dans le prolongement des épaules, effectuez une rotation rapide du tronc vers la droite... la chaise tourne vers la gauche... et inversement. Voilà!

Ce n'est pas pour autant qu'on peut se passer des petits moteurs fusées. Il faut qu'ils agissent en sens inverse quand on lance initialement les volants d'inertie, sinon le vaisseau se mettrait à faire la culbute en tous sens! D'autre part, après un certain nombre de corrections d'attitude, les volants finissent par atteindre une vitesse de rotation limite. Il faut les "désaturer", c'est à dire les ralentir périodiquement. Cette manœuvre nécessite également une compensation de la part des moteurs à réaction.

14 avril 2000

CASSINI a terminé la traversée de la fameuse ceinture principale d'astéroïdes située entre les orbites de Mars et de Jupiter...

28 avril 2000

CASSINI est passé par l'orbite de la comète Wild 2 (l'objectif du vaisseau STARDUST) sans toutefois détecter une augmentation du nombre d'impacts de micro grains...

14 juin 2000

14^ème correction de trajectoire. Il est prévu moins de 6 secondes de mise à feu du moteur principal. Tenez-vous bien, cette correction de trajectoire est effectuée en prévision de l'observation de Phoebé, l'un des petits satellites de Saturne. Cette rencontre aura lieu dans 4 ans!

5 octobre 2000

CASSINI a pris sa première photo de Jupiter alors qu'il est encore éloigné de la planète géante de 84 millions de km. Malgré la distance l'image est excellente et montre quantités de détails de l'atmosphère de Jupiter. A partir de maintenant, de nombreuses images ne manqueront pas d'être publiées jusqu'au survol de Jupiter par CASSINI. Visitez le site de CASSINI...

La croisière de CASSINI se passe sans incidents. Les tests des instruments et le téléchargement des différents programmes se sont tous effectués avec succès. Un problème quand même? Les ingénieurs de la NASA et de l'ESA (l'agence européenne qui a en charge la sonde HUYGENS attachée à CASSINI) s'interrogent sur un problème qui pourrait affecter la transmission radio entre CASSINI et la sonde HUYGENS lorsque celle-ci sera larguée vers Titan. Le récepteur radio fourni par l'ESA et installé sur CASSINI risque d'être incapable de recevoir la totalité des informations transmises par la sonde HUYGENS. La raison en serait la trop grande vitesse relative entre CASSINI et HUYGENS. Affaire à suivre...

17 novembre 2000

CASSINI s'apprête à faire des observations du système de Jupiter, en commun avec le vieux vaisseau GALILEO qui tourne autour de la planète géante depuis maintenant 5 ans. L'observation commune permettra d'analyser avec plus de finesse les émissions radio naturelles de Jupiter. CASSINI fera également des observations complémentaires de celles effectuées par GALILEO. Il analysera en particulier l'interaction du vent solaire avec la gigantesque magnétosphère de Jupiter. Cette semaine, début de la cartographie de Jupiter au spectromètre en lumière visible et en infrarouge...

20 décembre 2000

Suite à un dur détecté dans l'entraînement d'un des volants d'inertie qui servent à contrôler précisément l'orientation du vaisseau, CASSINI a basculé automatiquement en secours sur les petits moteurs fusée qui permettent également de contrôler l'attitude du vaisseau. Pour éviter de consommer du carburant, il a été décidé de suspendre les observations de Jupiter le temps d'analyser les causes de l'incident...

28 décembre 2000

Suite aux tests effectués sur le système de contrôle d'attitude par inertie, le fait de faire tourner le volant d'inertie défaillant à une vitesse plus rapide semble avoir dégrippé celui-ci. CASSINI a donc pu reprendre son programme d'observation de Jupiter dans des conditions normales...

30 décembre 2000

CASSINI exécute avec succès une manœuvre d'assistance gravitationnelle lors de son passage au plus près de la planète Jupiter (9,7 millions de km). Le dernier coup de pouce vers Saturne, sa destination finale. Le vaisseau avait suffisamment d'élan pour atteindre Saturne sans l'aide de Jupiter, mais cette impulsion supplémentaire va lui permettre de gagner 2 ans sur la durée du voyage. Ca vaut le coup!

L'observation de Jupiter continue et va se poursuivre encore 3 mois alors que le vaisseau s'éloigne de la planète géante...

28 février 2001

17^ème correction de trajectoire effectuée avec succès. Le moteur principal de CASSINI a été mis à feu pendant seulement 5,4 secondes pour affiner la trajectoire résultant de la manœuvre du 30 décembre dernier...

29 juin 2001

Suite à la découverte du problème de transmission qui n'aurait pas manqué d'affecter les transmissions radio entre la sonde HUYGENS et CASSINI (voir le compte rendu du 5 octobre 2000), les ingénieurs de la NASA et de l'ESA se sont mis d'accord sur une solution. Pour que la vitesse relative entre CASSINI et HUYGENS soit compatible avec les caractéristiques du récepteur radio installé sur CASSINI, la sonde devra être larguée dans des conditions différentes de celles prévues initialement:

Le largage de la sonde est reporté de 7 semaines. L'arrivée de CASSINI est toujours prévue le 1^er juillet 2004 mais le premier survol de Titan se fera le 26 octobre 2004 suivi d'un autre le 13 décembre. La sonde HUYGENS quant à elle, sera larguée le 25 décembre pour une entrée prévue dans l'atmosphère de Titan 22 jours plus tard. Afin de réduire la vitesse relative entre la sonde et CASSINI, le vaisseau passera dans le même temps à 65000 km de Titan, soit 50 fois plus loin que prévu initialement. Cette modification dans le plan de la mission entraînera une consommation de carburant beaucoup plus importante que prévue. Du carburant qui risque de manquer pour une éventuelle extension de la mission CASSINI au-delà de 2008. C'est le prix à payer pour espérer récupérer l'intégralité des informations importantes que nous attendons de la sonde européenne HUYGENS...

...

11 juin 2004

Survol rapproché de Phoebé (altitude 2000 km).

1^er juillet 2004

CASSINI entre en orbite autour de Saturne.

26 octobre 2004

Premier survol rapproché de Titan (altitude 1176 km).

13 décembre 2004

Survol rapproché de Titan (altitude 2300 km).

15 décembre 2004

Survol de Dioné (altitude 80000 km).

24 décembre 2004

Libération de la sonde HUYGENS.

31 décembre 2004

Survol de Japet (altitude 123390 km).

14 janvier 2005

Atterrissage de la sonde HUYGENS sur Titan.

Survol de Titan.

Prochains événements,

15 février 2005

Survol rapproché de Titan (altitude 1577 km).

17 février 2005

Survol rapproché d'Encelade.

9 mars 2005

Survol rapproché d'Encelade.

à suivre

...

La position actuelle du vaisseau spatial est fournie par le site officiel de CASSINI.

Document: le monde de Saturne sur "Les Neuf Planètes"
Version française de "The Nine Planets" présentée par la Société d'Astronomie de Montréal

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Mise à jour : 17 janier 2005