Galileo (sonde spatiale) - astronomie. 1 PRÉSENTATION Galileo (sonde spatiale), sonde spatiale américaine lancée le 18 octobre 1989 par la NASA (National Aeronautics and Space Administration), avec pour mission principale l'envoi d'un module de descente dans l'atmosphère de Jupiter, après sa mise en orbite autour de la planète. 2 UN DÉBUT DE MISSION TOURMENTÉ Selon le projet initial démarré en 1977, la sonde Galileo devait être lancée en 1986 suivant une trajectoire assez directe permettant d'atteindre Jupiter en 2 ans. Mais l'explosion de la navette spatiale Challenger au début de l'année contraint la NASA à revoir le planning et le budget de la mission. Finalement, Galileo est lancée trois ans plus tard (le 18 octobre 1989) depuis la navette spatiale Atlantis, avec une sérieuse modification de trajectoire. En effet, pour réduire les coûts de la mission, les ingénieurs de la NASA mettent au point une trajectoire plus longue et plus complexe, nécessitant 6 ans de parcours, et au cours de laquelle la sonde doit pénétrer dans les champs de gravitation de Vénus et de la Terre afin de prendre suffisamment de vitesse pour atteindre Jupiter. Cette accélération de 38 mois exige un passage près de Vénus (le 10 février 1990), suivi de deux passages près de la Terre (les 8 décembre 1990 et 1992), avant le départ définitif vers Jupiter où la sonde se met en orbite en 1995. En outre, le début de la mission est marqué par d'importants incidents techniques. En 1991, l'antenne parapluie à grand gain de 4,8 m de diamètre refuse de se déplier complètement et les scientifiques sont obligés de se contenter d'utiliser une antenne plus petite transmettant l'information mille fois moins vite que la grande antenne. Avec un flux de données réduit à un goutte-à-goutte, les ingénieurs doivent installer de nouveaux logiciels de compression et modifier le matériel électronique de réception sur Terre pour améliorer le débit de réception des données. En octobre 1995, il se produit un nouvel incident technique lorsque le magnétophone embarqué se bloque sur la position « rembobinage « pendant 15 heures, usant toute une partie de la bande. Les ingénieurs parviennent à faire en sorte que le magnétophone fasse défiler la bande plus lentement et qu'il évite sa partie abîmée. 3 LA SONDE ET SON ÉQUIPEMENT EMBARQUÉ Galileo, qui mesure 5,3 m de longueur et pèse 2 223 kg au décollage, embarque 118 kg d'équipement scientifique à la pointe de la technologie de l'époque. En raison de son coût (1,3 milliard d'euros) et de son équipement, Galileo est surnommée la « Rolls de l'espace «. La sonde est composée de deux sections. La première tourne sur ellemême plusieurs fois par minute pour stabiliser la sonde. Les instruments destinés à la détection des particules chargées de faible et haute énergie ainsi que des poussières cosmiques et jupitériennes sont montés sur cette partie en rotation constante. D'autres instruments étudient les ondes engendrées par les magnétosphères des planètes et par les décharges de la foudre. Les capteurs du magnétomètre de Galileo, conçus pour mesurer les champs magnétiques planétaires, sont montés sur un mât de 11 m de long pour éviter les interférences produites par la sonde elle-même. Une seconde section de Galileo est fixe et transporte les instruments qui exigent de la stabilité : un système de caméra à haute résolution (capteur CCD), un spectroimageur infrarouge proche (NIMS ou Near-Infrared Mapping Spectrometer ; gamme de sensibilité : 0,7 à 5,2 µm) et deux spectromètres ultraviolets (gammes de sensibilité : 113 à 432 nm et 54 à 128 nm) embarqués pour participer à l'analyse chimique de l'atmosphère de Jupiter, un photopolarimètre-radiomètre pour mesurer l'énergie rayonnée et réfléchie par la planète géante, et une antenne parabolique pour garder le contact avec la sonde atmosphérique et relayer vers la Terre les données recueillies. La sonde spatiale est alimentée en énergie par une pile qui convertit la désintégration naturelle du dioxyde de plutonium-238 en électricité. Galileo embarque également une petite sonde atmosphérique de 86 cm de diamètre pour 346 kg, alimentée en énergie par une batterie lithium-soufre. Ce module de descente contient des instruments destinés à étudier la structure, les températures, les nuages et la composition chimique de l'atmosphère de Jupiter, ainsi qu'à détecter la présence de la foudre dans un rayon de 12 000 km autour du point d'entrée. 4 LES TEMPS FORTS DE LA MISSION 4.1 Survol de Vénus Sur la longue route qui la mène jusqu'à Jupiter, Galileo rencontre d'abord Vénus, le 10 février 1990. Lors de cette rencontre, les instruments de Galileo étudient l'environnement de la planète en cherchant des particules chargées, recueillent des données pour établir des cartes dans l'infrarouge de sa basse atmosphère, effectuent des observations spectrales dans l'infrarouge et l'ultraviolet et prennent plus de 70 photos. 4.2 Survols de la Terre et de l'astéroïde Gaspra Quatorze mois après son lancement, Galileo passe une première fois à proximité de la Terre et de la Lune (le 8 décembre 1990). Onze mois plus tard, le 29 octobre 1991, elle passe au niveau de l'astéroïde Gaspra et peut ainsi prendre les premières photos rapprochées d'un astéroïde. Le 8 décembre 1992, la sonde spatiale passe à nouveau à côté de la Terre et de la Lune, cette fois suffisamment près pour mettre en évidence la présence de nuages stratosphériques au niveau des pôles terrestres, qui interviennent dans la destruction de la couche d'ozone. Galileo transmet aussi des mesures d'une précision jamais atteinte de la région Nord de la Lune. 4.3 Survol de l'astéroïde Ida et de son satellite Dactyle Le 28 août 1993, Galileo croise un autre astéroïde baptisé Ida. Les caméras donnent des images révélant des détails de la surface d'Ida jusqu'à des dimensions de 40 m et permettent de découvrir le premier satellite d'astéroïde ; celui-ci est appelé Dactyle (du nom de la fille que Zeus donne à Ida dans la mythologie grecque). 4.4 Crash de la comète Shoemaker-Levy sur Jupiter Fin juillet 1994, alors qu'elle est encore à 18 mois de Jupiter, Galileo peut photographier la face cachée de la planète au moment où, pendant 6 jours, plus de 20 fragments de la comète Shoemaker-Levy plongent dans son atmosphère. Un spectacle cosmique unique, retransmis en direct sur les écrans des astronavigateurs du Jet Propulsion Laboratory de Pasadena (Californie) -- centre chargé de l'exploration robotique du Système solaire pour le compte de la NASA. 4.5 La rencontre avec Jupiter et ses satellites 4.5.1 Le plongeon de la sonde atmosphérique Le 13 juillet 1995, cinq mois avant l'arrivée de Galileo sur l'orbite de Jupiter, la sonde atmosphérique est libérée, afin qu'elle puisse descendre par ses propres moyens vers la planète géante. Cette sonde entre dans l'atmosphère de Jupiter le 7 décembre 1995 à 22 h 04 GMT (temps moyen de Greenwich) et commence une descente vertigineuse à plus de 160 000 km/h, en ouvrant son parachute de 2,5 m de diamètre. Deux minutes plus tard, elle largue ses boucliers thermiques pour pouvoir collecter des données. La sonde atmosphérique transmet ses données par radio à Galileo, qui les relaie vers la Terre. Les scientifiques sont surpris au vu des premières données : elles indiquent que Jupiter a beaucoup moins d'eau qu'on ne le pensait -- des recherches ultérieures montreront que la sonde a pénétré l'atmosphère de la planète en un point particulièrement sec (point chaud). Vers la fin de sa descente, la sonde atmosphérique détecte des vents dont les vitesses atteignent jusqu'à 530 km/h, avec de très fortes turbulences. Ceci permet de penser que les vents jupitériens sont tributaires de la chaleur s'échappant de l'intérieur de la planète, alors que sur des planètes comme la Terre, Mars ou Vénus, les vents dépendent de l'énergie solaire (voir planétologie). La sonde trouve moins d'hélium, de néon, de carbone, d'oxygène et de soufre que prévu. Par ailleurs, elle découvre que la foudre sur Jupiter est dix fois moins fréquente que sur la Terre. Comme prévu, la sonde atmosphérique ne rencontre pas d'objet ni de surface solide au cours de son plongeon de 600 km. Malheureusement, au bout de 57 minutes de descente, elle se désintègre sous l'effet cumulé de la température et la pression extrêmes qui règnent dans cette région non caractéristique de l'atmosphère de Jupiter. 4.5.2 L'observation de Jupiter et de ses quatre grandes lunes La sonde spatiale Galileo continue, quant à elle, à transmettre des données à la Terre depuis son orbite jupitérienne jusqu'au 21 septembre 2003 -- date de fin de la mission. L'une de ses premières découvertes porte sur la structure de l'anneau de Jupiter, observé auparavant par les sondes Voyager. Puis Galileo découvre un second anneau de poussières tournant en sens inverse de la rotation de la planète géante. Galileo enrichit également le « bestiaire « des nombreuses petites lunes de la géante gazeuse (une vingtaine de plus). Les autres grandes découvertes sont effectuées lors des multiples survols à proximité des quatre grands satellites galiléens : Ganymède, Europe, Io et Callisto. Tout d'abord, Galileo révèle que la surface de Io (satellite le plus proche de Jupiter) est couverte de volcans plus nombreux, plus chauds (jusqu'à 2 500 °C contre 1 200 °C) et plus grands que ceux qui parsèment la Terre. Certains de ces énormes volcans sont capables d'expulser des jets de matière en fusion jusqu'à des centaines de kilomètres d'altitude. La phénoménale activité volcanique de Io est due à sa proximité avec la planète géante, qui exerce sur lui son attraction gravitationnelle. Les données recueillies lors des survols d'Europe suscitent l'émoi des planétologues et des exobiologistes : sous sa croûte de glace de plusieurs dizaines de kilomètres d'épaisseur, largement fissurée, Europe abrite un océan d'eau salée, ce qui permet d'envisager le développement d'une possible forme de vie. De plus, l'analyse des données indique l'existence d'un noyau de fer au sein du satellite et la présence d'une fine atmosphère (teneur en oxygène très faible). L'étude de Ganymède, la plus grosse lune du Système solaire (plus grosse que les planètes Mercure et Pluton), s'avère également riche en surprises. En effet, le magnétomètre embarqué sur Galileo détecte un curieux champ magnétique, probablement généré par une mince couche d'eau salée souterraine -- située à plus de 150 km de profondeur --, qui réagirait avec la magnétosphère de Jupiter. Par ailleurs, une grande partie de la surface rocheuse glacée de Ganymède est criblée de cratères, signe d'un intense bombardement de météorites, comètes ou astéroïdes. Enfin, l'observation de Callisto révèle une surface entièrement recouverte de cratères d'impact de météorites, comètes ou astéroïdes. À l'instar d'Europe et Ganymède, Callisto abriterait également un océan d'eau salée et serait pourvu d'une mince atmosphère. En revanche, aucune trace d'un noyau de fer au coeur du satellite n'a été détectée. 5 LA FIN D'UNE MISSION EXCEPTIONNELLE Après avoir parcouru 4,6 milliards de km dans le Système solaire et 35 fois le tour de Jupiter, réalisé 14 000 photographies, effectué des milliers de mesures (toujours en cours d'analyse), produit d'abondants résultats scientifiques et contribué grandement à l'amélioration de nos connaissances du système jupitérien (et implicitement du Système solaire), la sonde Galileo a achevé sa ronde autour de Jupiter le 21 septembre 2003, en plongeant dans son atmosphère destructrice à la vitesse de 48 km/s (soit environ 173 000 km/h). La raison de l'arrêt définitif de cette mission exceptionnelle (l'arrêt du fonctionnement de l'instrumentation scientifique de la sonde datant du 28 février 2003) réside dans la découverte, effectuée par Galileo elle-même, d'un océan d'eau liquide sous la coque glacée du satellite Europe, considéré dès lors comme une source potentielle de vie extraterrestre (voir exobiologie). Ainsi, pour éviter que la sonde ne s'écrase malencontreusement sur cette lune et ne la contamine, la NASA et un sous-comité de l'ONU ont décidé la destruction de la sonde, avant qu'elle n'épuise ses maigres réserves de carburant et ne devienne incontrôlable. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.
