17 Mars 2015

Satellite

Orbiteur CASSINI


Crédits CNES/Illus. David Ducros, 1997

L'orbiteur CASSINI a été construit par le Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA et par l'Agence Spatiale Italienne (ASI) qui a fourni l'antenne de communication qui sert également de radar. C'est l'une des plus grosses, des plus lourdes, et des plus complexes sondes interplanétaires jamais construites.

Le seul orbiteur CASSINI pèse 2.125 kg, auquel il faut rajouter la sonde Huygens et les 3.267 kg de carburant, pour arriver à une masse totale de 5.712 kg. Plus de la moitié de cette masse est constituée par le carburant liquide, nécessaire au long voyage vers Saturne et surtout son insertion en orbite. CASSINI mesure plus de 6,7 m de haut et plus de 4 m de large.

CASSINI reçoit son énergie électrique de générateurs radio-isotopiques thermo-électriques (RTGs). Les RTGs contiennent du dioxyde de plutonium qui produit de la radioactivité et donc de la chaleur. Cette chaleur est convertie en énergie électrique. Les RTGs sont une source très fiable et durable d'énergie - sans parties mobiles pouvant se briser au cours du long voyage vers Saturne.

CASSINI voyageant dans des zones à très haute ou très basse températures, a du être équipé de systèmes le protégeant de ces températures extrêmes : couverture thermique contre le froid, ou peinture réfléchissant et évacuant l'énergie du Soleil dans le cas contraire.

CASSINI communique avec la Terre grâce à trois antennes différentes : 1 antenne à grand gain (de 4 m de diamètre) et 2 antennes à faible gain. L'orbiteur reçoit les données sous forme de signal radio à la vitesse de la lumière, données qui mettront ensuite 68 à 84 minutes à parvenir jusqu'à la Terre (en fonction de la position de Saturne sur son orbite ; de 8,6 à 10,6 Unités Astronomiques de la Terre).

Les instruments qui équipent l'orbiteur CASSINI sont les suivants :


  • Cosmic Dust Analyser (CDA) : étudie la glace et les grains de poussière à proximité et dans le système de Saturne.

  • Composite Infrared Spectrometer (CIRS) : mesure le rayonnement infrarouge des surfaces, des atmosphères de Saturne et de ses satellites naturels ainsi que de ses anneaux pour étudier leur température et leur composition.

  • Ion and Neutral Mass Spectrometer (INMS) : examine les particules neutres et chargées à proximité de Titan, Saturne et de ses lunes pour mieux connaître l'extension de leurs atmosphères et ionosphères.

  • Imaging Science Subsystem (ISS) : imagerie dans le visible, le proche ultraviolet et le proche infrarouge.

  • Dual-Technique Magnetometer (MAG) : étudie le champ magnétique de Saturne et ses interactions avec le vent solaire, les anneaux et les lunes de Saturne.


  • Cassini Radar (RADAR) : cartographie la surface de Titan grâce à un imageur radar pour percer le voile nuageux. Il est aussi utilisé pour mesurer les hauteurs des éléments de la surface.

  • Radio and Plasma Wave Spectrometer (RPWS) : analyse les ondes plasma (générées par le vent solaire ou orbitant autour de Saturne), les émissions naturelles d'ondes radio et la poussière.

  • Radio Science Subsystem (RSS) : étude du champ de gravité de Saturne et de ses lunes par la mesure des variations de fréquence des ondes radio (effet Doppler) envoyées par la sonde.

  • Ultraviolet Imaging Spectrograph (UVIS) : analyse en ultraviolet des atmosphères et des anneaux pour étudier leurs structures, leur chimie et leur composition.

  • Visible and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS) : identifie les compositions chimiques des surfaces, atmosphères et anneaux de Saturne et de ses lunes par la mesure des couleurs émises ou réfléchies dans le visible et le proche-infrarouge.

Module de descente HUYGENS

Huygens est un concentré de 350 kg de technologie. Il a été conçu pour étudier la composition chimique de l'atmosphère et de la surface de Titan.

Le 14 janvier 2005, Huygens a pénétré à la vitesse de plus de 20.000 km/h dans l'épaisse atmosphère de Titan (la pression au sol y est 1,5 fois plus élevée que sur Terre. Avec la température plus froide, la densité atmosphérique à la surface est 4,5 fois plus grande que sur Terre). Son bouclier thermique a supporté le contact avec des gaz à une température de 12.000°C. Déployés à partir de 180 km d'altitude, plusieurs parachutes se sont ouverts successivement pour lui permettre une arrivée en douceur à la surface de Titan.

Les instruments du module Huygens ont permis de collecter de nombreuses données dans l'atmosphère de Titan au cours d'une descente de plus de 2 h, mais également à sa surface. Les batteries de Huygens lui ont permis de survivre pendant 2 h après l'atterrissage, alors que la mission dans sa globalité n'était pas conçue pour durer plus de 2h30.

Les instruments qui équipaient le module HUYGENS sont les suivants :

  • Aerosol Collector and Pyrolyser (ACP) : instrument devant collecter les aérosols pour l'analyse de leur composition chimique. Après déploiement d'un échantillonneur, une pompe aspire un échantillon de l'atmosphère à travers des filtres afin de capturer les aérosols. Chaque échantillonneur peut collecter environ 30 microgrammes de matière.

  • Descent Imager/Spectral Radiometer (DISR) : instrument d'imagerie et de spectroscopie couvrant une large gamme spectrale. Quelques centaines de mètres avant l'atterrissage, l'instrument a allumé une lampe pour acquérir des spectres des matériaux de la surface.

  • Doppler Wind Experiment (DWE) : instrument utilisant les signaux radio de Huygens pour déduire certaines propriétés de l'atmosphère. La dérive du module due aux vents dans l'atmosphère de Titan induit un décalage Doppler mesurable du signal du satellite. Le mouvement de balancier du module sous son parachute ainsi que les autres effets perturbant le signal radio, tels que l'atténuation atmosphérique, peuvent aussi être détectés grâce au signal.


  • Huygens Atmosphere Structure Instrument (HASI) : ensemble de capteurs pour mesurer les propriétés physiques et électriques de l'atmosphère ainsi qu'un microphone interne qui renverra le son détecté sur Titan.

  • Surface Science Package (SSP) : ensemble de capteurs pour déterminer les propriétés physiques de la surface au niveau du site d'atterrissage et pour fournir des informations uniques sur sa composition. SSP inclut un accéléromètre pour mesurer la décélération à l'impact, ainsi que d'autres capteurs pour mesurer l'indice de réfraction, la température, la conductivité thermique, la capacité de chauffage, la vitesse du son et la constante diélectrique du matériau (liquide) au niveau du site d'atterrissage.