La discrète sonde Dawnsonde Dawn est toujours en activité autour de la planète naine Cérès. Souvenez-vous, alors qu'en octobre 2017 l'équipe scientifique de la mission voulait quitter CérèsCérès pour réaliser un survolsurvol de l'astéroïde Adeona, la Nasa avait d'autres plans pour la sonde. En effet, elle avait préféré poursuivre la mission autour de cet objet bien plus passionnant qu'il y paraît et complexe qu'imaginé.

Alors qu'elle évoluait à une distance d'environ 385 kilomètres de la surface, avec de brefs plongeons à plus ou moins 200 kilomètres d'altitude, la sonde s'aventure encore plus près de Cérès, à seulement 50 kilomètres de sa surface.

Le cratère Occator et ses mystérieuses taches blanches, dont on suppose qu'il s'agit de sel ou d'ammoniac. © Nasa/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Depuis cette altitude, la sonde fournira le même type de données mais avec une précision plus fine, ce qui devrait permettre aux scientifiques de mieux comprendre cette petite planète que l'on suppose abriter de la glace dans son sous-sol ainsi que des molécules organiques. Quant à la caméra de Dawn, elle pourrait nous montrer de nouveaux détails inattendus de sa surface.

45.000 orbites testées avant d'en choisir une !

Ce changement d'orbite a nécessité des mois de calculs. Alors que la Nasa aurait simplement pu freiner la sonde n'importe où et, par gravitégravité, baisser progressivement son orbite, elle a souhaité viser un point précis pour maximiser le retour scientifique. Quelque 45.000 orbites différentes ont été choisies avant de tracer ce nouveau plan de vol. 

Si aucune panne technique ne vient perturber le bon fonctionnement de la sonde, Dawn devrait rester sur cette orbite jusqu'à épuisement des réserves d'hydrazinehydrazine de son système de propulsion électrique.

La Nasa prolonge la mission Dawn autour de Cérès

Article de Rémy DecourtRémy Decourt publié le 30/10/2017

La Nasa a autorisé une deuxième extension de la mission Dawn autour de Cérès, le plus grand objet de la ceinture d'astéroïdesceinture d'astéroïdes, située entre Mars et JupiterJupiter. Les explications de Pierre Vernazza, chargé de recherche au CNRS et chercheur au laboratoire d'AstrophysiqueAstrophysique de Marseille.

Contrairement au souhait de l'équipe scientifique de la mission Dawn (celle-ci voulait quitter la planète naineplanète naine Cérès pour réaliser un survol de l'astéroïde Adeona), la Nasa a décidé de poursuivre la mission autour de Cérès jusqu'à épuisement de ses réserves d'hydrazine. Un survol d'Adeona avait cela d'intéressant que ce type d'astéroïde n'a encore jamais été survolé par une sonde et qu'il est possiblement de ceux qui ont enrichi nos océans très tôt dans l'histoire de la formation de la Terre.

Cette décision peut surprendre au premier abord, notamment parce que le potentiel de découvertes scientifiques significatives est aujourd'hui assez limité. Mais elle s'explique par l'intérêt grandissant que la Nasa porteporte à Cérès. Cet objet, supposé avoir abrité un océan global dans son passé, est aussi suspecté d'avoir en surface de la glace d'eau mélangée à de la matièrematière organique. Du fait de sa proximité avec la Terre, par rapport à d'autres sites analogues, comme ceux d'Europe (satellite de Jupiter) par exemple, il est une cible de choix pour aller chercher des traces de vie.

Des mesures de la variation du champ de gravité de Cérès (image en couleurs) renseignent les scientifiques sur la structure interne de Cérès. Elles suggèrent que cette planète naine a pu avoir dans son passé un océan global. © Nasa/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Les vestiges d'un océan primordial

Cérès abrite ainsi à sa surface les « vestiges d'un océan primordial, en particulier de la glace d'eau, très vraisemblablement mélangée à de la matière organique », nous explique Pierre Vernazza, chargé de recherche au CNRS et chercheur au laboratoire d'Astrophysique de Marseille. La présence d'eau liquideliquide par le passé et de matière organique, ingrédients essentiels à la vie telle que nous la connaissons, font de Cérès un « des objets les plus intéressants du Système solaireSystème solaire ».

Pour trouver quelque chose de similaire, il faut, par exemple, « aller dans les profondeurs d'Europe, sous sa surface ». Ce qui est important de comprendre, c'est que « c'est l'eau liquide réagissant avec les silicatessilicates et la matière organique qui peut créer la vie ». Cette eau liquide existe dans les profondeurs d'Europe mais elle y est difficilement accessible. Quant à Cérès, sa « surface gelée est vraisemblablement le vestige d'un océan primordial ». Les zones d'intérêt sont bien plus faciles d'accès sur Cérès que sur Europe, en termes de distance et de coûts, pour une étude in situ. Il est plus aisé de les explorer que « d'envoyer un landerlander se poser sur Europe, voire un sous-marinsous-marin pour explorer ses fonds ».

Pour cette raison, la poursuite de l'exploration de Dawn « peut être interprétée comme la volonté de la Nasa de retourner sur Cérès, avec un lander, dès que l'occasion se présentera ». Une proposition de mission est d'ores et déjà à l'étude. Mais les premières estimations du coût montrent qu'il manque quelque 100 millions de dollars par rapport au budget imparti aux missions DiscoveryDiscovery, cadre dans lequel cette future mission sera développée, si la Nasa la sélectionne. Des partenaires étrangers pourraient prendre à leur charge ce surcoût en finançant, par exemple, un ou plusieurs instruments prévus. L'Agence spatiale européenneAgence spatiale européenne (ESA) pourrait également contribuer à cette mission en fournissant du hardwarehardware. Dans ce contexte, le projet Nautilus, de Pierre Vernazza (le chercheur nous l'avait expliqué en juillet 2016), refait surface ! À suivre donc.

Cérès au plus près du Soleil

L'extension de la mission Dawn va aussi permettre à la sonde d'observer la planète naine d'encore plus près. Il est prévu que celle-ci « s'approche à moins de 200 kilomètres de sa surface, contre 385 kilomètres aujourd'hui ». Son principal objectif sera de chercher des traces d'activité ; priorité sera donnée à l'acquisition de mesures avec le spectromètrespectromètre à rayons gammarayons gamma et neutronsneutrons, « notamment utilisé pour déterminer et comprendre la composition de la couche supérieure de Cérès et mesurer les quantités de glace que contient sa surface ».

Enfin, la Nasa estime que Dawn devrait fonctionner jusqu'à la seconde moitié de 2018, ce qui lui permettra « d'observer Cérès lorsqu'elle sera au plus près du SoleilSoleil, en avril ». C'est une occasion intéressante pour essayer d'observer des « émissions de vapeur d’eau qui sont peut-être à l'origine de la faible atmosphèreatmosphère transitoire ». Celle-ci avait été détectée par l'observatoire spatial Herschel, de l'Agence spatiale européenne, avant l'arrivée de Dawn, mais elle n'a jamais été observée par la sonde. La Nasa a émis l'hypothèse que cette vapeur d'eau pourrait être produite en partie à partir des particules énergétiques du Soleil interagissant avec la glace de Cérès. Sur Terre, une proposition de campagne d'observation dans l'ultravioletultraviolet depuis le VLTVLT a été faite à l'ESOESO. L'idée est de profiter de la présence de Dawn pour essayer d'observer des émissionsémissions de vapeur d'eau de façon à coupler ces données avec « les observations in situ de la sonde de la Nasa ».

On notera que l'Agence spatiale américaine n'a pas voulu faire atterrir en fin de mission la sonde Dawn pour ne pas polluer son site d'atterrissage et compromettre les mesures des futures missions. 

La mission Dawn prolongée autour de Vesta

Article de Rémy Decourt publié le 21/04/2012

La Nasa prolonge de quarante jours la mission Dawn autour de VestaVesta, un des deux astéroïdes les plus grands de la ceinture d'astéroïdes. Ce séjour supplémentaire n'empêchera pas la sonde d'atteindre Cérès, son prochain objectif, en février 2015.

La sonde Dawn a été lancée en septembre 2007 pour un périple de plusieurs années qui l'a conduit à se satelliser autour de Vesta en juillet 2011 et l'amènera à Cérès en février 2015. Selon les plans initiaux de la Nasa, Dawn aurait dû quitter Vesta le 22 mai 2012 pour rejoindre Cérès. Mais, pour satisfaire les scientifiques qui souhaitaient plus de temps au-dessus de Vesta pour parfaire leur connaissance de cet objet, la Nasa a décidé de prolonger la mission de quarante jours.

Un tel report n'est pas si simple à réaliser, et révèle la maîtrise par les contrôleurs au sol des lois de la gravitationgravitation et du pilotage de la sonde. Il est aussi permis par la flexibilité offerte par le système de propulsion électrique de Dawn.

Ce délai supplémentaire permettra d'en savoir plus sur cet objet bien plus passionnant que ne le montrent les images austères de sa surface criblée de cratères. Pendant ces quarante jours, la sonde évoluera à une distance moyenne d'environ 200 kilomètres au-dessus de la surface de Vesta. Durant ces prolongations, les chercheurs poursuivront la cartographie de l'astéroïde car, lorsque la sonde est arrivée en juillet 2011, une grande partie de son hémisphère nordhémisphère nord était plongée dans le noir. 

Améliorer les cartes

À la fin de la mission autour de Vesta, la Nasa devrait avoir cartographié tous les recoins de l'astéroïde et ce depuis différentes altitudes. Elle doit également tracer des cartes spectrales de la composition de la surface et de la distribution de l'abondance des principaux éléments présents dans les roches.

Concrètement, cette extension permettra à l'instrument Grand (Gamma Ray and Neutron Detector, détecteur de neutrons et de rayons gamma), imposant de longs temps d'acquisition de données, d'améliorer la qualité des spectresspectres neutrons et gamma. Pour les scientifiques il s'agit d'abaisser les limites de détection pour certains éléments importants comme le potassiumpotassium (connu pour être en très faibles proportions dans les météoritesmétéorites HED, Howardite-EucriteEucrite-Diogénite). Plus globalement, cet instrument va également réduire les incertitudes sur les mesures des éléments majeurs comme le ferfer et le siliciumsilicium, permettant une meilleure cartographie des compositions minéralogiques à la surface de l'astéroïde.