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Espace

Approcher Mercure sans se brûler les ailes

07-09-2018

Vue d’artiste de BepiColombo près de Mercure. Crédit: ESA/ATG, NASA/JPL

L’exploration de Mercure est cruciale pour comprendre la formation du Système solaire. La sonde BepiColombo, qui décolle cet automne, part courageusement au front !

Il aura fallu quatre avions-cargos pour transporter tous les morceaux de la sonde BepiColombo des Pays-Bas, où elle a été construite, jusqu’à son site de lancement en Guyane française. Depuis cinq mois, les ingénieurs des agences spatiales européenne (ESA) et japonaise (JAXA) s’affairent à la préparer pour son périlleux voyage. La sonde massive, constituée d’un propulseur et de deux satellites réunis, devrait décoller le 19 octobre pour un périple de sept ans. Destination : Mercure, la plus petite planète du Système solaire, grandement mystérieuse.

« C’est la mission la plus complexe jamais conçue par l’ESA, déclarait le directeur scientifique de l’agence, Alvaro Gimenez, il y a un an, lors d’une conférence de presse. Mercure est la planète rocheuse qui a été la moins explorée. Elle est très proche du Soleil, c’est donc difficile de s’y rendre et d’y travailler ! »

En effet, il faut une bonne dose de témérité (et un bon bouclier thermique) pour envoyer des instruments de pointe vers cette fournaise. « Sur Mercure, la température atteint 430 °C le jour, assez pour faire fondre certains métaux », illustrait alors l’expert. Pour éviter de griller sur le trajet, la sonde sera protégée par une cinquantaine de couches de matériau isolant et ses grands panneaux solaires seront inclinés pour ne capter qu’une lumière rasante qui alimentera les moteurs ioniques.

Autre défi : viser cette planète, à peine plus grosse que notre Lune, sans se faire happer par le Soleil. La gravité de notre étoile est si forte qu’il faut plus d’énergie pour placer une sonde en orbite autour de Mercure que pour envoyer une mission sur Pluton, pourtant située 60 fois plus loin !

Pour s’approcher de sa cible, BepiColombo va se servir de la force d’attraction de la Terre, de Vénus et de Mercure elle-même, tournant au total neuf fois autour de ces « assistants gravitationnels » qui l’aideront à modifier sa trajectoire et à ralentir sans utiliser trop de carburant.

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La sonde BepiColombo est scellée à l’intérieur de ce conteneur, à l’aéroport d’Amsterdam. Elle sera transportée par avion-cargo jusqu’à Kourou, en Amérique du Sud.
Photo: ESA–M.Cowan

Percer les secrets mercuriens

Une fois arrivés au voisinage de Mercure en 2025, au terme d’un parcours de 9 milliards de kilomètres, les deux satellites se sépareront l’un de l’autre et se positionneront sur deux orbites différentes. Si tout se passe bien, la mission durera de 1 à 2 ans, jusqu’à ce que les instruments succombent à la chaleur et aux rayonnements 10 fois plus intenses que sur la Terre. Le vaisseau japonais étudiera l’environnement mercurien, son champ magnétique et les poussières en suspension. L’orbiteur européen cartographiera la planète avec 11 instruments, recueillant des données sur la composition des roches et de l’atmosphère. « Mercure, par sa position si proche de l’étoile, est un morceau essentiel du puzzle qui nous permettra de comprendre la formation du Système solaire », expliquait lors de la conférence Johannes Benkhoff, responsable scientifique du projet.

La planète est d’autant plus intéressante qu’elle fait figure de vilain petit canard cosmique. En effet, beaucoup de ses propriétés révélées par les deux seules sondes qui s’y sont aventurées, Mariner 10 (1974) et Messenger (2011), ne « collent » pas avec la théorie. D’abord, elle est beaucoup plus dense que ce que laisse présager sa taille. « Ensuite, on pensait que son noyau était solidifié, donc qu’il n’y avait pas de champ magnétique dynamique. Mariner 10 a démontré l’inverse ! poursuivait M. Benkhoff. Mercure a aussi trop de gaz à sa surface par rapport à que ce que prévoit sa proximité avec le Soleil. […] Elle s’est peut-être formée ailleurs qu’à sa position actuelle et s’est déplacée. On n’en sait rien. »

Enfin, au fond des cratères jamais éclairés, la sonde Messenger a détecté… de la glace d’eau ! « C’était inattendu ! BepiColombo va pouvoir analyser les matériaux dans ces cratères, voir s’il y a de la matière organique. Il y a aussi des taches étranges, blanchâtres, qui semblent récentes et qui nous intriguent. De quoi s’agit-il ? De gaz ? Y a-t-il de l’activité sur cette planète ? » se demande le chercheur.

Mais à quelques semaines du départ, l’heure est aux préoccupations plus terre à terre. « L’intégration des différents modules dans la configuration de lancement prend à elle seule plusieurs jours. Et comme les moteurs seront pleins de carburant, les manipulations avec la grue seront dangereuses, anticipe le responsable du projet, Ulrich Reininghaus. Une fois la sonde partie, le premier stress sera d’attendre le signal qui dit que tout va bien. » Ce n’est que quatre jours après le décollage que les équipes pourront souffler… pendant sept ans, jusqu’au réveil des deux orbiteurs. « Leur séparation sera l’étape la plus angoissante ! Elle va requérir trois mois de manœuvres, qui seront un défi constant pour les équipes opérationnelles », précise M. Reininghaus qui s’inquiète déjà pour la « pression artérielle » de ses troupes.

Autres missions à surveiller

Deux astéroïdes en ligne de mire

Les astéroïdes sont précieux pour les scientifiques. Ils sont, en quelque sorte, des vestiges intacts de la matière première qui a permis la formation des planètes. Deux d’entre eux livreront leurs secrets dans les mois qui viennent, grâce à deux missions parallèles, l’une américaine et l’autre japonaise. Après un voyage d’environ deux ans, la sonde de la NASA OSIRIS-REx a quasiment atteint sa cible, l’astéroïde Bénou. Elle devrait se placer en orbite autour de ce gros caillou de 500 m de diamètre d’ici décembre. De son côté, la sonde japonaise Hayabusa2 est arrivée dans le voisinage de l’astéroïde Ryugu, il y a quelques semaines à peine. Ces deux sondes prélèveront des échantillons et les rapporteront sur Terre, en utilisant des techniques différentes. Hayabusa2 larguera aussi un atterrisseur, MASCOT, qui aura 15 heures d’autonomie pour faire le plus d’analyses possible. Une fois le matériel récupéré (en 2020 pour la mission japonaise et en 2023 pour OSIRIS-REx), les scientifiques des deux missions s’échangeront des échantillons pour comparer les résultats. Un bel esprit de collaboration !

 

Ultima Thulé, ultime frontière

Lendemain de veille ou pas, les scientifiques de New Horizons seront tous à leur poste le 1er janvier 2019. C’est que cette sonde de la NASA lancée en 2006, qui a photographié Pluton en 2015, survolera ce jour-là un autre objet de la ceinture de Kuiper, 2014 MU69, rebaptisé Ultima Thulé par souci de clarté. « Notre sonde se dirige vers la limite des mondes connus […]. Ce sera l’exploration la plus lointaine jamais réalisée dans l’histoire spatiale », a déclaré lors d’une conférence en mars 2018 Alan Stern, chercheur principal pour la mission New Horizons. Ultima Thulé, découvert en 2014 par le télescope Hubble, est situé à plus de 40 fois la distance Terre-Soleil.

 

Uranus et Neptune, lointaines inconnues

Elles sont si loin qu’on en ignore tout, ou presque. Uranus et Neptune n’ont reçu qu’une brève visite des sondes Voyager, il y a plus de 30 ans. Depuis, aucune mission ne leur a été consacrée. Mais les scientifiques n’ont pas dit leur dernier mot. La NASA envisage d’y envoyer des sondes dans les années 2030. Il faudra toutefois être patient; le voyage jusqu’à Uranus durera au moins 12 ans…

 

Titan ou Tchoury?

En décembre dernier, la NASA a dévoilé les deux finalistes de son programme d’exploration planétaire New Frontiers : Dragonfly, un drone qui pourrait explorer Titan, une lune de Saturne, et Caesar, qui collecterait des échantillons de la comète 67P/Tchourioumov-Guérassimenko, déjà visitée par Rosetta de 2014 à 2016. L’agence tranchera à l’été 2019 entre ces deux missions, dont le budget sera inférieur à un milliard de dollars. Départ prévu en 2025.

 

Vers une autre étoile

2069 : un siècle après le premier pas de l’humain sur la Lune, une sonde décolle vers Alpha du Centaure, l’étoile la plus proche de notre Soleil. Le scénario paraît loufoque ? Il est pourtant étudié – relativement – sérieusement par la NASA, qui l’a présenté dans un congrès en décembre 2017. Le but : se rendre vers une exoplanète et, peut-être, y chercher des traces de vie. Mais soyons clairs, les technologies requises pour y parvenir (capables notamment de propulser un vaisseau à 10 % de la vitesse de la lumière) n’existent pas encore. M.C.

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