26 Avril 2017

[ENTRETIEN] Cassini : ultime ballet cosmique pour le sondeur des anneaux

Cela faisait 13 ans qu’il gravitait autour de Saturne. Mais pour Cassini, le moment du grand saut avant le plongeon final est venu. Le 26/04, il entame son ultime ballet cosmique en explorant une région particulièrement mal connue du Système solaire : celle qui sépare Saturne de ses célèbres anneaux. Francis Rocard, responsable des programmes d’exploration du Système solaire au CNES, revient sur cette dernière étape avant la fin de mission.
Cassini va passer entre les anneaux de Saturne. Est-ce une 1ère mondiale ? Pourquoi ne pas l’avoir fait plus tôt ?

Francis Rocard : Il s’agit effectivement d’une première ! Cette étape intervient en fin de mission pour Cassini, pour des raisons stratégiques. En effet, sur le plan de la logique des observations, il était préférable de rester hors des anneaux de Saturne jusqu’à présent, car dès lors que l’on passe de l’autre côté, il n’est pas certain de pouvoir en sortir. Cette étape représente également un risque matériel pour Cassini, qui pourrait être endommagé par des grains résiduels situés dans cette zone mal connue.

Que va-t-il se passer entre le 26/04 et le 15/09, pendant que Cassini traversera la région située entre Saturne et ses anneaux ?

FR : Cassini va effectuer 22 orbites autour de Saturne. Elle passera à 2 000 km de la surface de référence de Saturne, ce qui est extrêmement proche. Pendant cette période, il n’y aura pas de survol des lunes de Saturne, le 126e et ultime survol de Titan ayant eu lieu le 22/04/2017.

 

Pourquoi avoir choisi une désintégration dans la haute atmosphère de Saturne comme fin de mission ?

FR : Dans le cas de Saturne, la protection planétaire veut éviter à tout prix de polluer ses 2 lunes Encelade et Titan. En effet, elles contiennent de l’eau liquide sous leur surface gelée, donc potentiellement de la vie, qu’il faut préserver. Lors d’une fin de mission classique – comme dans le cas de Venus Express par exemple – on peut juste attendre d’être à court d’ergol. Ici, la stratégie est différente, la désintégration dans l’atmosphère de Saturne est préférable. Et pour ce faire, l’idéal est d’obtenir un retour scientifique, c’est ce qui est prévu avec cette étape finale.

Quels sont les objectifs scientifiques de cette phase ultime ? 

FR : On en dénombre 3 principaux. Grâce à la grande proximité entre Cassini et la planète, il va être possible de prendre des mesures plus précises que par le passé, qui vont être utiles à plusieurs titres :

  1. On va par exemple mesurer très précisément le champ de gravité autour de Saturne dans l’objectif d’en savoir plus sur la structure interne de ce corps (taille et masse du noyau…). Ces données sont intéressantes pour mieux comprendre comment s’est formée cette planète et confronter les mesures réelles de Cassini aux modèles préétablis.
  2. De la même manière et sous l’angle opposé, la masse des anneaux va être mesurée, pour affiner les modèles précédents. On pourra ainsi en déduire l’âge des anneaux, ce qui permettra d’éprouver le modèle qui définit leur origine.
  3. Enfin, les mesures du champ magnétique de Saturne seront déterminantes pour comprendre le mystère de sa rotation. Pour une planète gazeuse, il faut mesurer la rotation du cœur par rapport à son noyau, ce qui est possible grâce au champ magnétique. Mais entre Voyager en 1981 et Cassini les mesures diffèrent : Saturne aurait ainsi modifié sa vitesse de rotation, ce qui n’est a priori pas possible, donc où est l’erreur ? Telle est la question !

Quels sont les principaux enseignements de la mission Cassini ?

FR : Cette mission a totalement révolutionné nos connaissances de la planète aux anneaux. Depuis 13 ans elle a donné lieu à de nombreux résultats scientifiques utiles pour l’avenir, mais voici les principales découvertes : 

  • La découverte des geysers d’Encelade
  • Une meilleure connaissance de Titan grâce à Huygens, la sonde de Cassini (lacs de méthane liquide, dunes, océans de liquide sous la glace…)
  • D’innombrables découvertes de lunes (+ de 60 aujourd’hui), y compris à l’intérieur des anneaux
  • Des observations à très haute résolution des anneaux, qui sont un laboratoire de physique naturelle extrêmement riche. On sait aujourd’hui que les anneaux de Saturne et ses lunes sont en interaction et que ces dernières sont indispensables au maintien des anneaux autour de la planète.
  • L’observation de l’hexagone situé au pôle nord de Saturne a permis de déterminer qu’il s’agissait d’un vortex à 6 tourbillons. Que ce dernier était stable dans le temps mais que sa couleur évoluait au fil des saisons de Saturne. A noter : sur Saturne, 1 année = 30 ans sur Terre, donc 1 saison = environ 7,5 ans.

A l’heure où l’on parle beaucoup d’exploration martienne et lunaire, une autre mission vers Saturne est-elle déjà prévue ?

FR : Il n’y a pas encore de mission décidée, mais des tas de projets en préparation. Par exemple, l’envoi d’une sonde dans l’atmosphère de Saturne pour en déterminer l’origine. On dénombre aussi de nombreux projets d’études des lunes de Saturne, Encelade et Titan. Pour Encelade, il est question d’un instrument plus performant que ceux de Cassini pour progresser sur la problématique de la vie dans ses océans. Pour Titan, l’envoi de bateaux sur ses lacs. Comme on peut le constater, Saturne n’a pas fini de nous dévoiler ses mystères !

[VIDÉO] Le dernier chapitre de Cassini (NASA - version anglaise)

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Cassini en bref

Développé par la NASA, l’orbiteur Cassini dispose de 12 instruments, tandis que la sonde Huygens, fournie par l’ESA, en possédait 6. Le CNES a participé à la réalisation de la moitié des expériences scientifiques embarquées sur l’orbiteur et la sonde.  La participation de la France a concerné plus particulièrement deux instruments, embarqués à bord de la sonde Huygens, qui, en 2004, a étudié pendant plusieurs heures l’atmosphère de Titan avant de se poser à sa surface. D'une part,  l’instrument ACP (Aerosol Collector and Pyrolyser), destiné à analyser la composition chimique des aérosols, développé par le LATMOS Et d'autre part HASI (Huygens Atmosphere Structure Instrument), un ensemble de capteurs conçu pour mesurer les propriétés de l'atmosphère de Titan, sous la responsabilité du LESIA. L'ESA a confié la maîtrise d’œuvre de la sonde Huygens à Thales Alenia Space (Cannes). Au total, une vingtaine d’équipes françaises travaillent sur les données de Cassini fournies la quasi-totalité de ses instruments.

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15/09/2017 : clap de fin pour Cassini

Cassini tirera sa révérence le 15/09 prochain en se désintégrant dans l’atmosphère de Saturne. A cette occasion, des événements seront organisés, notamment à la Cité des Sciences (Paris). A suivre !

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