Programme Deep Impact

Deep Impact (sonde spatiale)

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Deep Impact est une sonde spatiale de la NASA, qui a pour but d'étudier la composition, en profondeur, de la comète Tempel 1. Le 4 juillet 2005, l'impacteur embarqué avec la sonde a percuté la comète avec succès, ce qui provoqua un cratère d'environ 30 mètres de diamètre, ainsi que l'éjection de plusieurs tonnes de matériaux de son sous-sol.

Les précédentes missions ayant eu pour objectif l'étude d'une comète, telles Giotto et Stardust, n'ont pu que photographier et étudier la surface des comètes qu'elles avaient pour cible. Deep Impact est la première mission à examiner l'intérieur d'une comète. Les scientifiques espèrent ainsi en apprendre plus sur la formation du système solaire, car les comètes en sont les résidus.

Vue d'artiste de la séparation de l'impacteur de Deep Impact, avec en fond la comète Tempel 1

Sommaire

Objectif

L'objectif de Deep Impact est de déterminer la composition interne de la comète Tempel 1. Pour cela, un impacteur, autrement dit un projectile, a été envoyé par la sonde vers la comète pour qu'il vienne la percuter, et ainsi éjecter de la matière appartenant au noyau, ce qui permet de l'étudier par spectroscopie. L'intérêt est autant d'étudier la composition des éjectats que le comportement de la comète et de sa structure au moment de l'impact.

La composition interne des comètes est mal connue. Jusqu'à présent, seules des analyses de surface ont été réalisées, grâce à l'étude des particules qui sont éjectées, suite à l'échauffement de la comète à l'approche du Soleil. L'étude de la composition interne des comètes doit permettre de mieux comprendre la formation du système solaire, car les comètes sont des éléments de matières agglomérés, tels qu'il y en avait au temps de la formation du système solaire.

Cette mission est aussi la première à étudier la possibilité de dévier un éventuel objet céleste susceptible de croiser la Terre. Mais Deep Impact ne cherche en aucun cas à modifier significativement l'orbite de Tempel 1. Comme l'a souligné de façon humoristique un responsable de la NASA, la collision entre l'impacteur et la comète — qui a tout de même produit un cratère de plusieurs dizaines à une centaine de mètres de diamètre — est la même que celle « entre un moustique et un 747 ».

Les objectifs de la mission Deep Impact en détail :

  • amélioration de la compréhension des caractéristiques principales du noyau d'une comète et recherche sur l'intérieur d'une comète ;
  • détermination des caractéristiques des couches extérieures d'une comète, comme la densité, la porosité, la résistance mécanique et la composition chimique ;
  • comparaison des couches externes et internes d'une comète par comparaison du cratère résultant de l'impact et de la surface avant impact ;
  • amélioration de la compréhension de l'évolution du noyau d'une comète, par la comparaison entre couches internes et externes.

En résumé, l'objectif de la mission est la comparaison entre les caractéristiques entre le noyau de la comète et sa surface.

Historique

Description technique

Description de la sonde Deep Impact

La sonde Deep Impact, l'orbiteur comme l'impacteur, a été fabriquée par la société Ball Aerospace & Technologies Corp. L'ensemble pèse 973 kg (ou 1 022 kg, selon les sources).

Deep Impact est composée de deux parties :

La sonde

La sonde a pour objectif de mener l'impacteur à destination et d'étudier l'impact.

La sonde pèse 650 kg (601 kg selon d'autres sources), dont 86 kg de carburant, pour une longueur de 3,2 m, une largeur de 1,7 m et une hauteur de 2,3 m. Elle est équipée de panneaux solaires d'une surface de 2,8 x 2,8 m, capables de fournir une puissance de 750 watts. Elle est également équipée d'un accumulateur NiH2 capable de fournir 16 ampères-heure. La structure de la sonde est faite de profilés d'aluminium et de panneaux d'aluminium en nids d'abeille.

La capacité de calcul est fournie par deux ordinateurs redondants. Le cœur de chaque système est un processeur RAD750, une version durcie contre les radiations du PowerPC G3 d'IBM, fonctionnant à 133 MHz. La RAM totale des systèmes est d'un gigaoctet. On attend une masse de données de 309 Mo en provenance de la sonde.

La communication avec la Terre se fait sur la bande de fréquence X à 8 GHz avec un débit descendant (de la sonde à la base) de 175 kbit/s et un débit montant de 125 bit/s. La communication avec l'impacteur se fait sur la bande de fréquence S avec un débit montant (de la sonde à l'impacteur) de 64 kbit/s et un débit descendant de 16 kbit/s, pour une distance maximale de 8 700 km. La sonde est équipée d'une antenne à haut gain (HGA) mobile d'un mètre et de deux antennes à gain bas (LGA).

Un groupe de propulseurs est disponible pour les corrections de trajectoire. Ils fournissent une poussée totale de 5 000 newtons pour une accélération maximale de 190 m/s². Ils fonctionnent à l'hydrazine.

Instruments

La sonde contient également les instruments suivants :

  • une caméra d'une résolution de 2 mètres par pixel, High Resolution Instrument (HRI). Il s'agit d'un télescope avec une ouverture de 30 cm. La lumière est transmise à une caméra multispectrale et à un spectromètre infrarouge. Lorsque les premières images furent prises, on s'aperçut que l'instrument avait un défaut de fabrication qui ne lui permettait pas d'obtenir la résolution désirée. Toutefois, l'utilisation d'algorithmes de traitement d'image développés initialement pour le télescope Hubble a permis de corriger le problème.
  • une caméra d'une résolution de 10 mètres par pixel, Medium Resolution Instrument (MRI).

L'impacteur

L'impacteur Smart

Appelé « SMART », l'impacteur pèse 370 kg, dont 8 kg de carburant, pour 1 m de haut et 1 m de diamètre.

Le seul instrument scientifique qu'il contient est une caméra (Impactor Targeting Sensor (ITS)). Elle est destiné principalement à diriger Smart vers Tempel 1 et ainsi lui permettre d'effectuer des corrections de trajectoire si nécessaire. Il prendra également des clichés de la comète.

Smart a été alourdie de 113 kg par des plaques de cuivre formant une sphère rapportées à la pointe de l'impacteur, pour que l'impact soit plus important. Il est composé à 49 % de cuivre et à 24 % d'aluminium, ce qui permettra de minimiser la corruption du spectre du noyau, et ainsi faciliter son étude par le spectromètre de la sonde et des différents télescopes qui l'observeront lors de l'impact.

Le largage de l'impacteur s'est effectué 24 heures avant l'impact. Durant cette durée, la sonde est alimentée par des batteries capables de fournir 250 ampères-heure. L'informatique embarquée et la propulsion sont analogues à ceux de l'orbiteur (mais sans système redondant, rendu inutile par la courte durée de vie de l'impacteur). La poussée est de 1 750 N pour une accélération de 25 m/s².

SMART contenait un mini-CD-ROM, contenant l'enregistrement de 625 000 noms de personnes, qui avait participé au programme de la NASA, appelé Envoyez votre nom sur une comète de mai 2003 à janvier 2004. Les organisateurs avaient été surpris de l'enthousiasme des gens pour ce programme.

Déroulement de la mission

Prévu le 30 décembre 2004, le lancement de la sonde a été retardé par la NASA pour permettre d'effectuer plus de tests sur les logiciels. Finalement, le lancement de la sonde a été réalisé le 12 janvier 2005, de la base de Cap Canaveral, à bord d'une fusée Delta 2.

La séparation de l'impacteur s'est produit le 3 juillet 2005 à 6h07 UTC, 1 jour avant l'impact. Le pilotage automatique de Smart a été activé 2 heures avant l'impact, ce qui l'a amené à effectuer 3 corrections de trajectoire. C'est ainsi que Smart a percuté la comète comme prévu, le 4 juillet, jour de la fête nationale des États-Unis, à 5h52 GMT. Selon les premières estimations, l'impact a provoqué un cratère de 50 m à 250 m de diamètre.

La sonde a reçu au fur et à mesure les images de la caméra de l'impacteur, caméra qui a fonctionné jusqu'au dernier moment, alors que l'on s'attendait à ce qu'elle soit détruite à l'approche du flux de poussières émises par la comète. Smart a percuté la comète à la vitesse de 10,2 km/s. La sonde, qui est alors à une distance de 500 kilomètres, a filmé en même temps la scène via ses deux caméras.

Toutes les informations ont été transmises presque en temps réel au Jet Propulsion Laboratory (JPL), l'organisme responsable de la gestion de toutes les sondes spatiales de la NASA.

Image haute résolution prise par la sonde 67 secondes après l'impact

Les télescopes spatiaux Hubble, Spitzer et Chandra ont également observé l'impact pour fournir un complément d'information et comparer certaines de leurs données avec celles de la sonde. Il est à noter que le télescope terrestre européen, le Very Large Telescope (VLT), n'a pu assister à l'impact en raison de sa position par rapport à la comète, mais il participe tout de même à l'observation en étudiant les conséquences de l'impact.

Extension de la mission

Le 20 juillet 2005, la NASA a annoncé que la sonde effectuera bientôt une sixième correction de trajectoire qui lui permettra de survoler la Terre en décembre 2007 et ainsi rester à proximité des planètes intérieures du système solaire (de Mercure à Mars), pour une éventuelle seconde mission.

L'agence spatiale étasunienne a demandé à tous les scientifiques intéressés, de leur proposer des programmes d'études réalisables par la sonde.

La nouvelle mission est appelée EPOXI (Extrasolar Planet Observation and Deep Impact Extended Investigation). Elle consiste à observer les transits de planètes extrasolaires et à survoler une nouvelle comète.

La comète Boethin a été choisie pour un survol en décembre 2008, mais n'ayant pas été observée depuis 1986, sa position n'est pas connue avec précisions. Mike A'Hearn, le responsable de la mission, a donc annoncé une nouvelle cible pour Deep Impact: la comète Hartley 2 dont le survol est prévue le 11 octobre 2010 [1].

Résultats

Les premiers résultats de l'impact ont été assez surprenants. L'important jet de poussière et la lumière qui ont suivi l'impact ont été plus importants que prévus. Il s'est avéré que la surface de Tempel 1 était recouverte d'une poussière très fine, « plus comme de la poudre de talc que du sable » a déclaré un responsable scientifique de l'Université du Maryland.

Deep Impact n'était pas en orbite autour de la comète, mais seulement en survol rapide. Elle n'a pas eu le temps de voir le cratère qui s'est formé à cause du jet de poussière plus important que prévu.[2] La Nasa prévoit de ré-utiliser la sonde Stardust pour aller observer le cratère en 2011 [3].

Selon l'instrument OSIRIS de la sonde Rosetta, des scientifiques du CNRS et de l'Observatoire Astronomique de Marseille-Provence ont déterminé que le diamètre du cratère est d'environ 30 mètres. Plus de 5 000 tonnes de poussière, 5 000 tonnes de glace d'eau et 15 tonnes de glace d'acide cyanhydrique ont été également éjectées. Ces résultats portent à croire que Tempel-1 est plus dense qu'on ne le pensait.

Plusieurs articles faisant le point sur les résultats de l'impact avec Tempel 1 ont été publiés dans l'édition du 9 septembre 2005 du magazine Science et un autre dans la revue Nature du 13 octobre faisant le point sur les résultats obtenu par la sonde Rosetta.


Référence

  1. (en) Site de la mission EPOXI, [[|]] [[|]]. Mis en ligne le [[|]] [[|]], consulté le 29 novembre 2007
  2. Agence Science-Presse, "Deep Impact: Le cratère secret", 26 juillet 2005.
  3. (fr) Blowing a Hole in a Comet: Take 2, 26 septembre 2007, NASA. Mis en ligne le 26 septembre 2007, consulté le 14 octobre 2007

Voir aussi

Liens externes

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