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10 octobre 2012 3 10 /10 /octobre /2012 16:04

Les astronomes ont besoin, pour leurs unités et leurs constantes, de valeurs précises et universellement reconnues. C’est la seule façon de parler le même langage. Rien ne serait pire pour eux que de revenir au temps où les poids et mesures variaient de ville en ville.

Bien conscient de cette nécessité, l’Union Astronomique Internationale (UAI)   vient, lors de sa récente assemblée générale à Pékin, d’officialiser une nouvelle valeur de la célèbre Unité Astronomique :   

                                     149 597 870 700 mètres  : exactement.

Il ne s’agit pas à proprement parler d’une nouvelle estimation mais plutôt d’un changement de concept. L’ancienne valeur était identique mais fixée à plus ou moins 3 mètres, la nouvelle est considérée comme exacte. Non pas que l’on puisse définir cette notion au centimètre près, mais maintenant que tous les calculs sont fait dans le système international (c'est à dire : mètre, seconde, kilogramme etc.), il était utile que les unités annexes (l’unité astronomique en est une) soient précisément définies. Il y a de ce fait un caractère conventionnel à cette valeur.  

Rappelons qu’initialement l’Unité Astronomique était conçue comme la distance moyenne de la Terre au Soleil (de centre à centre) ce qui correspond également à la valeur du demi-grand axe de l’orbite. Plus précisément, elle était définie comme la valeur ce demi-grand axe pour une particule de masse négligeable orbitant autour du soleil selon une période égale à une année gaussienne (année dont la valeur est très proche de celle de l’année sidérale). Cette définition permettait de laisser de côté les différences pratiques liées à la masse de la Terre et aux perturbations générées par les autres planètes. Désormais, nous aurons, comme pour la vitesse de la lumière, une définition administrative et parfaitement exacte.

Pour le commun des mortels, il est bien suffisant de savoir que cette unité vaut environ 150 millions de kilomètres. Elle a été très utile, lorsque nous ne disposions que des lois de Kepler et notamment de la fameuse fixité du rapport a3/t2 qui dit que le cube des demi-grands axes de l’orbite des planètes est proportionnel au carré des temps de révolution. Ce rapport est égal à 1 si l’on prend comme unités : l’Unité Astronomique pour a (le demi grand axe) et l’année pour t (la durée de la révolution de la Terre). Dans ce cas, il suffisait de mesurer les temps de révolution des autres planètes pour déterminer leurs distances au soleil. Ainsi l'on savait que Jupiter était 5,2 fois plus éloignée de l'astre du jour que ne l'était la Terre.

C’est ainsi que l’on a d’abord arpenté le système solaire. Bien sûr, cela ne donnait que des distances  relatives (telle planète est x fois plus lointaine que telle autre) et les distances absolues restaient dépendantes de la vraie valeur de l’Unité Astronomique. Tout cela est oublié. Désormais nous ne mesurons plus les distances qu’en mètres ou en l'un de ses multiples. L'Unité Astronomique en est un parmi d'autres et sa signification physique s'efface au profit des sa valeur administrative.  

Notons aussi que l’UAI a décidé de fixer universellement l’abréviation "au" (pour Astronomical Unit) qui devra désormais être seule utilisée.

 

Plus d'informations sur le sujet :

- Via le site de l'observatoire Paris-Meudon

- Le communiqué de l'UAI (toujours sur le site du même observatoire)

- L'article de Wikipédia

Notez qu'en anglais l'UAI a pour sigle IAU.  

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3 octobre 2012 3 03 /10 /octobre /2012 20:04

 

Cette année aura, semble-t-il, vu la résolution de l’un des grands mystères de l’astronautique ; une petite divergence qui fit grand bruit et poussa certains à envisager des remises en cause fondamentales de la physique.

L’affaire était connue : Les trajectoires des sondes Pioneer se trouvaient frappées d’anomalie. Les deux jumelles allaient moins vite que prévu, comme si une mystérieuse force les « tiraient en arrière » c’est-à-dire en direction du soleil.  

Une force sans doute bien faible, de l’ordre de 10-9 m.s-2  soit une accélération de un nanomètre par seconde carrée. Cela correspond au dix milliardième de la gravité terrestre ou à moins de un cent millième de la force d’attraction du Soleil au niveau de l’orbite de Saturne.  Avec le temps toutefois, cette infime retenue s’avéra suffisante pour induire un décalage repérable entre les positions calculées et les positions constatées des deux sondes.

Ainsi, en janvier 2003, lors du dernier contact avec Pionner 10, alors que celle dernière se trouvait à 12 milliards de km du Soleil, la sonde était en retard de 400 000 km par rapport à sa position attendue (soit un écart de 0,003 %). Pionner 11, avec qui le contact avait été perdu plus tôt (en 1995) avait, quant à elle, subi un freinage du même ordre de grandeur bien qu’elle fût partie dans une direction diamétralement opposée. Cette symétrie du phénomène semblait exclure un  processus local et privilégier, soit quelque chose de commun au fonctionnement des sondes, soit un mécanisme propre à l’ensemble du système solaire. Oui, mais lequel ? Le mystère a tenu bon jusqu’à ce printemps.

Pioneer10 en cours d'assemblage

                                                                 La sonde Pionner 10 en cours d'assemblage

En première approximation, la trajectoire d’une sonde spatiale obéit à une règle assez simple : Le lanceur (la fusée) fournit une impulsion de vitesse et de direction  données et la sonde poursuit son trajet par inertie, se voyant seulement perturbée par les effets gravitationnels des corps qui l’entourent. Pour l’essentiel, ces corps sont le soleil, dans une moindre mesure la Terre notamment au tout début du voyage ainsi que les planètes à proximité desquelles passe l’engin spatial. Ces influences (variables dans le temps selon la distance des différents corps concernés) infléchissent le parcours de la sonde, l’accélérant ou la freinant dans telle ou telle direction. De telles perturbations sont d’ailleurs souvent utilisées pour mener à bien une mission en profitant de l’élan gravitationnel que peut fournir le passage à proximité d’une planète. Ce « jeu » est parfois nommé « billard gravitationnel » (1) .

 

Tout ceci est connu, parfaitement calculable et effectivement calculé en permanence. Dans la réalité, plusieurs phénomènes annexes peuvent toutefois venir mettre à mal cette unicité des causes et largement complexifier la situation. Citons la pression de radiation du rayonnement solaire, c’est à dire la lumière (2), le vent solaire (des particules s’échappant du Soleil, principalement des protons, des électrons et des noyaux d’hélium),  d’éventuelles particules résiduelles de l’espace interplanétaire, ainsi que quelques mécanismes électromagnétiques. Il faut également tenir compte de phénomènes propres à l’engin: Toute évacuation de matière, tout dégazage se traduit inévitablement par réaction par une poussée en sens contraire. C’est vers cette dernière hypothèse, la plus naturelle, que ce sont longtemps concentrées les recherches. Mais hélas rien ne semblait pouvoir constituer une explication valable. En désespoir de cause on a commencé à voir fleurir quelques explications plus étonnantes. Parmi elles, on envisagea la présence de matière noire (3) . Plus hardi encore, certains mirent en doute les sacro-saintes lois de la gravitation, supposant qu’à grande échelle et pour de faibles intensités, celle-ci puisse obéir à des règles différentes. La plus célèbre de ces théories est connue sous le nom de théorie Mond, dont une version adaptée aux conditions du système solaire semblait pouvoir rendre compte de l’anomalie.

Mais, matière noire ou gravité modifiée posaient évidemment un douloureux problème. Pourquoi seules les trajectoires des sondes étaient frappées et pas celles des planètes Uranus et Neptune par exemple ? Aucune raison ne put convaincre l’ensemble de la communauté scientifique.

On réexamina donc les hypothèses plus plausibles liées aux émissions des engins eux-mêmes et en particulier au rayonnement thermique produit par les générateurs électriques au plutonium. En effet, un rayonnement peut, tout comme un gaz, produire une poussée (2). Ce type de générateurs  ne produit pas seulement de l’électricité, il génère surtout de la chaleur qui doit bien s’évacuer par rayonnement infrarouge (4).

A priori, ce rayonnement part dans toutes les directions et n’a donc pas d’effet net dans un sens ou dans l’autre. Toutefois après une analyse poussée  de l’intensité et des lieux d’émission de cette « lumière thermique » sur la sonde, l’équipe du chercheur Slava Turyshev  s’est aperçu qu’une partie des rayons allait frapper le dos de l’antenne de communication avec la Terre qui, à son tour, les réfléchissait. Or, les générateurs étant placés à l’avant et  l’antenne à l’arrière, la réflexion renvoyait le rayonnement vers l’avant générant un freinage infinitésimal de la sonde. Les différentes simulations mathématiques prouvèrent que l’ordre de grandeur de cette perturbation était compatible avec l’anomalie de vitesse et de trajectoire constatée. Notons que techniquement, cette recherche fut très délicate. Les enregistrements de navigation des sondes étaient anciens, dispersés et parfois sur des supports dépassés.

L’affaire est-elle classée ? Oui selon la majorité des avis même si quelques-uns pensent encore que tout n’est pas expliqué. Ce type de mystère a encore de beaux jours, d’autres sondes parties loin dans l’espace ont aussi connue quelques écarts de trajectoires et de vitesse, écart  infimes mais tout aussi inexpliqués. Ce fut le cas de Near, en mission vers les astéroïdes, et de Rosetta qui étudia les comètes. Dans leur deux cas, c’est au contraire un excès de vitesse qui fut constaté.

   __________________________________________________________________________________________________

(1) En réalité la sonde qui s’approche d’une planète gagne autant en vitesse en s’approchant (en « tombant ») vers la planète qu’elle en n’en perd en s’en s’éloignant. Dans un référentiel lié à la planète c’est donc un jeu à somme nulle. Mais  la planète elle-même a une certaine vitesse par rapport au Soleil, et dans un référentiel solaire il y a échange de vitesse ou plutôt d’énergie cinétique entre les deux corps (la planète et la sonde). Dans le cas qui nous intéresse par exemple Jupiter a été freiné (infiniment peu) par le passage de pionner 10 qui elle, a été sensiblement accélérée et a vu sa trajectoire infléchie. Le ratio des vitesses échangées est inversement proportionnel à la masse des deux corps pour qu’il y ait bien égalité des quantités de mouvement (masse x vitesse).    

(2) Rappel : attention au piège des  mots. C’est bien la pression de radiation solaire (la lumière) qui provoquerait l’avancement des voiles interplanétaires que nous promet la science-fiction. Il ne s’agit pas du vent solaire (particules de matière). Si celui-ci s’apparente bien à un vent, il est incapable de pousser les voiles. Pour l’essentiel, les particules les traverseraient alors que la lumière, qui se trouve réfléchie peut, par cela, fournir une poussée.    

(3) La matière noire est une matière invisible et dont l’existence est supposée par certains astrophysiciens au vu de l’analyse de la vitesse de rotation des grands ensembles matériels (galaxies et amas de galaxie). Cette vitesse est très supérieure à celle qui proviendrait de l’attraction liée à la seul matière visible, d’où le soupçon d’existence d’une matière invisible en quantité d’ailleurs beaucoup plus importante que la matière classique. Trou noirs, particules mystérieuses, neutrinos, nombreux sont les candidats à composer cette étrange matière. Pour l’instant le débat n’est pas tranché d’autant que s’ajoute la présence encore plus importante d’une non moins fameuse énergie noire venant de son côté justifier l’accélération de l’expansion de l’univers que l’on croit déceler.

(4) Pour être plus précis, soulignons que les différents moteurs électriques de la sonde étaient aussi en cause. N'ayant pas un rendement parfait, leur fonctionnement dissipe nécessairement un peu de chaleur.

 

  plaque pionnier 10

                        La fameuse plaque qui fut apposée sur Pioneer et fit l'objet de polémiques. 

 

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28 août 2012 2 28 /08 /août /2012 22:44

    neil armstrong 1956 portrait

 

Neil Armstrong

 Le premier homme à avoir marché sur une autre planète.

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7 août 2012 2 07 /08 /août /2012 12:44

       Curiosity-sous-parachute-3.jpgCuriosity pendant sa descente sous parachute,

 Cliché de la NASA par la sonde Mars Reconnaissance Orbiter 

Bravo ! Il n'y a vraiment rien d'autre à faire que de s'incliner devant l'extraordinaire exploit technique qu'a représenté l'arrivée en parfait état de Curiosity sur Mars. Quand on imagine la somme des difficultés techniques d'une telle entreprise (les médias ne nous donnent qu'une version hyper simplifiée de la complexité de l'opération), cela relève du miracle.

Je le dis d'autant plus que j'étais sceptique devant ce choix d'une procédure aussi compliquée (il est vrai que le système d'airbags n'était pas adapté compte tenu de la masse du rover). Chapeau !

Plusieurs images ont été publiées qui ont été réalisées par le rover depuis le sol même, mais j'ai choisi celle-ci qui techniquement me semble la plus fabuleuse : Une image prise depuis une sonde en orbite martienne. Quand on sait la vitesse relative des deux engins (en plus on est quasiment prisonnier de l'orbite et l'on ne peut facilement aller à droite ou à gauche, plus vite ou plus doucement), quand on imagine la précision nécessaire en terme de timing mais aussi de pointage (le parachute ne représente qu'un diamètre angulaire minuscule vu à plusieurs centaines de kilomètres) là encore, on ne peut que dire : Bravo. Ajoutons que le tout a lieu à 250 millions de kilomètres de la Terre et donc sans possibilité de pilotage en direct. 

Autant je suis sévère devant l'inutilité de la Station Spatiale Internationale qui, selon moi, gaspille et les budgets scientifiques (je laisse de côté l'aspect politique qui a sa part dans la justification de l'ISS) autant là, je souhaiterais que l'on engage des ressources plus importantes pour mener ce type de missions qui nous font découvrir de nouveaux mondes. Espérons maintenant que, sur place, Curiosity mènera sa mission avec autant de succès que son atterrissage.  

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4 août 2012 6 04 /08 /août /2012 14:04

curisosity-au-travail.jpg

Curiosity, tel qu'on l'espère bientôt : Au travail.

 

L'arrivée de Curiosity sur Mars, lundi 6 août au matin, donnera probablement des sueurs froides à tous les responsables de la mission et même à tous les amoureux de l'astronomie, tant la séquence d'atterrissage semble complexe et périlleuse.

La masse du rover, près de 900 kg, n'a pas permis d'utiliser le système d'amortissment par "airbags" qui avait donné toute satisfaction pour Spirit et Opportunity (180 kg chacun environ).

C'est donc à un mécanisme compliqué, mettant en jeu, rétrofusées, grue volante et cables sustentateurs que fera appel la petite merveille de la Nasa.

Voici la séquence des opérations pour un atterissage prévu lundi 6 août 2012 à 7 heures 30 minutes et 43 secondes (heures légale française). Attention, du fait de l'éloignement de Mars (250 millions de kilomètres environ)  l'information ne nous parviendra que 14 minutes plus tard, 14 minutes d'attente, d'impuissance et bien sûr d'angoisse au centre de contrôle de Passadena.

Voici ce qui devrait se passer :

 - 18 minutes avant l'atterrissage : Séparation la sonde d'avec l'étage de croisière.  

-  8 minutes avant l'atterrissage :  Entrée dans l'atmosphère (à environ 125 kilomètres d'altitude et à une vitesse de 5 900 mètres par seconde). Peu après, largage de plusieurs masses d'équilibrage et stabilisation de la sonde selon un angle de 70 degrés par rapport à la verticale. Entrée dans la phase (brutale) de freinage atmosphérique et de très fort échauffement du bouclier thermique dont la surface atteindra 2 000 C°.   

- 4 min 40 sec avant l'atterrissage :  Déploiement du parachute à 11 kilomètres d'altitude et à une vitesse de  420 mètres par seconde. La très faible densité de l'atmosphère martienne explique que l'on puisse ainsi déployer un parachute à 1500 km/h. D'ailleurs, à faible vitesse il ne serait guère efficace.

- 4 min 20 sec avant l'atterrissage : Le bouclier thermique, désormais inutile, est largué et la sonde commence à filmer le sol. Un radar contrôle la descente et détecte d'éventuels obstacles (rochers) sur le lieu d'atterrissage présumé.

- 2 min 30 sec avant l'atterrissage  (altitude 1 600 m, vitesse 80 m.s-1) : Largage du bouclier arrière et du parachute,  puis après une brève chute libre, alllumage des rétrofusées qui prennent le relais pour ralentir la descente.

- 1 minute 30 sec avant l'atterrissage: La "grue volante", sur laquelle sont fixées les rétrofusées, stoppe la descente et stabilise l'ensemble à 20 mètres d'altitude. La sonde descend alors suspendue à plusieurs cables qui se déroulent automatiquement.

- A 7 h 30 minutes et 43 secondes (à peu près, cela dépendra des vents et des obstacles de dernière minute) : Curiosity touche le sol, les cables sont sectionnés et les rétrofusées éloignent la grue pour qu'elle aille s'écraser un peu plus loin, sans danger pour le rover.

La mission pourra alors commencer même si les premiers jours seront essentiellement consacrés aux tests et au repérage des abords immédiats.

Bonne chance à Curiosity.

Sur ce thème, voir aussi notre article précédent  et bien sûr le site de la Nasa permettant de suivre lundi matin l'arrivée "en direct".  

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28 juillet 2012 6 28 /07 /juillet /2012 10:04

sciences-et-vie-Aout-2012.jpgSous le titre : « Nous ne sommes pas seuls », le mensuel Science & Vie (1) publie dans son dernier numéro un dossier consacré à la Vie dans l’Univers qui modifie quelques peu les perspectives jusqu’à aujourd’hui dominantes.

 

Si l’on sait depuis longtemps que l’Univers est immense (voir infini) et si depuis une vingtaine d’années, la découverte de planètes extrasolaires en nombre toujours croissant laissait entendre que la présence de planètes autour des étoiles constitue un phénomène courant, plusieurs arguments venaient nuancer l’enthousiasme (2) en faveur d’une vie largement répandue dans l’Univers.  Les études semblaient montrer que la situation de notre Terre était véritablement très particulière et que notamment, la présence d’eau liquide sur longue période avait été le fruit d’une suite de conditions favorables extrêmement improbables. Voilà donc selon Science & Vie ce qui serait désormais remis en cause par une majorité de chercheurs.

Plusieurs arguments viendraient militer en ce sens.

- La stabilité climatique de la Terre  (essentielle au maintien d’eau liquide sur de longues durées et donc essentielle à la vie) que l’on attribuait à la présence de la Lune qui stabilise l’inclinaison de son axe de rotation, ne serait pas un phénomène si déterminant. D’une part, beaucoup de planètes pourraient avoir un satellite notable, d’autre part, même sans ce satellite le caractère chaotique de l’inclinaison de l’axe serait moins important que l’on ne l’avait pensé. Dont acte, même s’il s’agit là d’une affaire de spécialistes et que de nombreuses simulations seront encore menées.

- La possibilité de la vie autour des naines rouges (des étoiles de petite taille qui sont par leurs effectifs de très loin les plus nombreuses). Celle-ci semble désormais tout à fait envisageable, car compatible avec les caractéristique de rayonnement de ces astres. Cette nouvelle vision (on pensait plutôt l’inverse) augmente significativement le nombre de planètes candidates.

- l’existence de très nombreux systèmes planétaires comparables au nôtre. Bien sûr, les premières découvertes de planètes extra-solaires avaient douché l’enthousiasme (2) puisque ces dernières étaient généralement de grosses planètes gazeuses situées à proximité de leur étoile. Mais le système de détection (mesure d’un effet doppler sur le rayonnement provenant de l’astre lié au léger mouvement de va et vient induit par la présence d’une planète) provoquait un biais statistique.  Ce sont justement les grosses planètes en orbite courtes qui sont le plus susceptibles d’imprimer un mouvement à leur étoile. On découvrait prioritairement ce type de planètes par ce que c’étaient justement les seules que l’on pouvait détecter. Maintenant que les moyens s’affinent, il semble que notre système solaire soit au contraire assez représentatif et qu’il existe une grande quantité de planètes de taille à peu près comparable à celle de la Terre situées dans la zone habitable (c’est-à-dire permettant le maintien d’eau liquide).

D’autres arguments sont aussi présentés comme bien entendu, la capacité de la vie à survivre dans des milieux très difficiles en termes de composition, de pression, de température ou d’acidité. Science & Vie propose aussi un petit tour d’horizon des futurs télescopes terrestres ou spatiaux qui arpenteront l’Univers à la recherche des planètes extrasolaires Equipés de spectrographes de plus en plus performants  ils devraient permettre de solides avancées

Bref,  selon Science & Vie, dans l’Univers observable, ce ne sont pas moins de 10 000 milliards de milliards de planètes  (!) qui pourraient être candidates pour héberger la vie. Autant que de gouttes d'eau dans l'océan précise la revue ! Même si l’on se trompe d’un facteur 100 ou 1000 cela laisse place à l’optimisme (2) .    

Seul bémol, bien que ce  dossier réalisé par  Mathilde Fontez et Elsa Abdoun soit excellent, Science & Vie propose là un titre un peu trop médiatique. Les arguments proposés sont intéressants, ils vont bien dans le sens indiqué mais ils ne permettent en rien d’affirmer que « Nous ne sommes pas seuls ». La question quand même, reste pour l’instant, sans réponse.

_______________________________________________________________________________________ 

(1) Science & Vie, numéro 1139, août 2012, p. 50 à 75 : « Nous ne sommes pas seuls, les cinq arguments qui changent la donne ».

(2) En utilisant ces termes d’enthousiasme et d’optimisme, je ne fais que reprendre le point de vue majoritaire. Il va de soi que rien n’oblige à penser qu’un Univers où la vie foisonnerait serait par nature meilleur. Disons que c’est plus excitant.

__________________________________________________________________________________________________

Par ailleurs, je me permets de rappeler que le 6 août à 7h 31 du matin (heure légale française, mais il faut ajouter 14 minutes pour les délais de réception des informations en provenance de Mars) Curiosity devrait se poser sur la Planète Rouge à l’issue  d’une acrobatique procédure d’atterrissage. Vous pourrez suivre en direct cet « amarsissage » sur le site de la NASA. Cette sonde est sans doute ce qui se fait de plus sophistiqué en la matière et si tout marche bien nous devrions mieux connaitre notre petite voisine, dommage qu’en rupture avec une longue tradition, elle ait été envoyée en un seul exemplaire.    

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6 juin 2012 3 06 /06 /juin /2012 14:04

Entre hier soir et ce matin 6 juin 2012, Vénus est passée devant le Soleil.

En France, les conditions d'observation de ce transit étaient loin de celles de 2004 qui avaient été exceptionnelles.  Néanmoins l'Esa et la Nasa, grace à leurs satellites ont pu saisir de très belles images du phénomène.

Il est toujours impressionnant, à de telles occasions, de comparer la taille d'une planète à celle de notre étoile et de prendre conscience de l'immensité du Soleil. Encore, sur les clichés, le contraste de taille est-il sous estimé car Vénus est beaucoup plus proche de nous (50 millions de km environ) que ne l'est le Soleil (150 millions de km). Le rapport apparent de la dimension des deux astres se trouve donc atténué d'un facteur trois (Le diamètre de Vénus est en réalité inférieur au centième de celui du Soleil).

Rappelons aussi que ces transits de Vénus devant l'astre du jour ont constitué une méthode essentielle dans la détermination de la taille du système solaire. Ils ont permis, en visant l'image de la planète Vénus sur le disque solaire depuis différents points de la Terre (au même instant), de déterminer par triangulation la distance absolue de la Terre à Vénus ainsi que de l'Unité Astronomique (UA = distance moyenne Terre-Soleil soit 149,5 millions de km environ).

Par là, comme les distances au Soleil sont liées aux temps de révolution (lois dites de Kepler, par lequelles le cube du demi grand axe de l'orbite évolue comme le carré du temps de révolution : a3 / t2 = 1), il était facile d'arpenter ainsi l'ensemble de notre système solaire et de connaître l'éloignement de Mars, de Jupiter ou de Saturne (et par là aussi leurs dimensions en mesurant leur diamètre apparent).

Bref, les transits sont beaux et se sont révélés fort utiles à la progression de nos connaissances.

Voici quelques image du transit de cette nuit, prises par différents satellites et en différentes longueurs d'ondes. Patience maintenant, le prochain aura lieu le 11 décembre 2117 (mais ne nous réjouissons pas trop vite, il ne sera guère visible depuis la France).

 

   venus devant soleil juin 2012 num2

                                                                                                                             Source : NASA  

 

venus-devant-soleil-juin-2012.jpg

                                                                                                                             source : ESA

 

venus devant Soleil juin 2012 num 3

                                                                                                                       source: NASA                                                                    

Venus devant Soleil juin 2012 4

                                                                                                                              Source NASA

                                                                                                                                                           

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9 avril 2012 1 09 /04 /avril /2012 14:04

Le robot Curiosity  a déja fait plus de la moitié du chemin vers la Planète Rouge. Non seulement il lui reste à faire moins de kilomètres qu'il n'en a parcourus: 230 millions de kilomètres contre 340 déja faits, mais il se trouve désormais plus près de Mars (46 millions de kilomètres) que de la Terre (88 millions de kilomètres). Ces deux faits ne sont pas synonymes dans la mesure où les deux planètes sont elles-même en mouvement.

Vous pouvez suivre en direct le positionnement de la sonde sur ce site de la NASA. On voit clairement que bien qu'étant partie dans le sens de révolution de notre planète, la sonde a déja été "dépassée" par la Terre. Curiosity est en train de s'élever dans le système solaire, elle se trouve sur une orbite élliptique autour du Soleil dont l'orbite terrestre constitue le périhélie et l'orbite martienne l'aphélie. Arrivée sur Mars : Le  6 août prochain. 

 

 

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29 décembre 2011 4 29 /12 /décembre /2011 12:44

 

 

 

"Les Etoiles" vous présente ses meilleurs voeux

                                Bonnes et heureuses fêtes à tous.

 

 

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16 novembre 2011 3 16 /11 /novembre /2011 10:44

De son vrai nom Mars Science Laboratory (MSL) la prochaine mission américaine sera probablement médiatisée sous celui de son principal élément : le "rover" Curiosity (ci-dessous).

 

curisosity

         Curiosity avant son départ, notez  la complexité de l'appareillage scientifique

Propulsée par une fusée Atlas 5 La sonde  s’élancera lundi  26 novembre 2011 de Cap Canaveral et, après une trajectoire balistique de 9 mois pénètrera dans l’atmosphère de la Planète Rouge en août 2012. En quelques minutes d’opérations particulièrement audacieuses se jouera l’avenir de la mission.

    3-rovers-3.jpg

Photo : Les différents rovers martiens : au centre Sojourner (1997) : 10 kg, à gauche Spirit / Opportunity (2004) : 170 kg, à droite Curiosity (2012) : 900 kg. La dimension des robots a doublé à chaque génération.  

De la taille d’une petite voiture, et donc beaucoup plus massive que les rovers précédents (voir photo ci-dessus) Curiosity ne pourra adoucir son atterrissage par les ingénieux coussins gonflables dont avaient auparavant bénéficié Spirit, Opportunity et le petit Sojourner. La Nasa a opté pour un freinage final à base de rétrofusées comme pour les grands ancêtres que furent Viking 1 et 2 (1976).

  La procédure  sera aussi complexe qu’impressionnante.  

procedure curiosity

                                                 Le détail des opérations d'atterrissage. (source: NASA)

A proximité de Mars, MSL larguera son étage de croisière (1) et, protégée par un bouclier thermique, pénétrera dans l’atmosphère à un peu plus de 5 km.s-1

A 10 kilomètres d’altitude et 440 m.s-1,  un parachute sera déployé qui mènera l’ensemble jusqu’à 1 800 mètres de la surface.

A partir de ce point, le freinage sera alors assuré par une sorte de grue volante munie de rétrofusées à laquelle est attachée Curisosity. Arrivée à vingt mètres de la surface, la grue se stabilisera (en altitude comme en déplacement latéral) puis descendra doucement Curisosity suspendue à des cables de 7 mètres de long jusqu’à ce que la sonde touche le sol. Les câbles de soutien et de contrôle seront alors sectionnés et la grue porteuse ira s’écraser un peu plus loin (3).

 

atterrissage-Curiosity-HD.jpg

                Curiosity suspendu à sa "grue volante" peu avant l'atterrissage

Cette procédure complexe est une première et l’on peut imaginer que les responsables de la NASA, comme tous les amoureux de l’espace, vivront de stressantes minutes. D'autant qu'à l'inverse des missions PionnerVoyager, Viking ou même Spirit, Curiosity n'est lancé qu'en un seul exemplaire, il n’y a pas de sonde jumelle. Aucun orbiter n’y est non plus associé. MSL reste néanmoins très coûteuse pour une mission inhabitée : on évoque un budget de deux milliards et demi de dollars.

 

 

cratere-gale.jpg

                                              Le cratère Gale, but de Curiosity (source NASA)

Une fois arrivé à bon port, c’est-à-dire dans le cratère Gale de155 kilomètres de diamètre, Curiosity pourra entamer son travail. L'ellipse d'atterrissage est située entre la couronne externe et les hautes montagnes centrales,  

Equipé de 80 kg d’instruments scientifiques le rover prendra de nombreux clichés et étudiera la composition des roches. Parmi ces instruments, le ChemCam , majoritairement construit par la France sera doté d’un laser qui chauffera les roches, une caméra analysant ensuite la lumière produite afin d’en déterminer la composition (4). D’autres instruments d’analyse sont également présents ainsi qu’une station météo et plusieurs caméras.

Curiosity se distinguera aussi par un système de déplacement plus autonome faisant appel à des caméras dédiées (HazCam) et qui pourra seconder ses pilotes terrestres en prenant des décisions de dernière seconde (arrêts, évitements...). Quatre de ses six roues seront directrices (on voit l'articulation sur la première photo). Curisoity est prévu pour parcourir 20 kilomètres à la surface martienne, mais Opportunity qui devait parcourir 600 mètres en est à 21,7 km, tous les espoirs de dépassement sont donc permis.

En matière d’énergie le Rover sera alimenté (là aussi, comme les sondes Viking) par un réacteur nucléaire passif  au plutonium d’une puissance électrique de 120 w (5). Cela lui donnera une grande autonomie et une longue durée de vie (plus de risque que les panneaux solaires ne soient couverts de poussière, ni que la nuit ou l’hiver la sonde ne dépende que de minuscules batteries)

 le réacteur nucléaire de curiosity

                                                         Schéma du réacteur  qui alimentera Curiosity

Souhaitons à MSL-Curiosity plus de chance qu’à Phobos-Grunt   dont l’échec porte un rude coup à la recherche spatiale russe. Nous avions émis des doutes sur sa réussite compte tenu, là aussi, de la complexité des procédures envisagés. Mais c’est dès le départ que le problème s’est produit. Après sa mise en orbite terrestre, la sonde n’a pu allumer le moteur qui devait la placer sur sa trajectoire martienne. Selon la plupart des commentaires aujourd’hui disponibles ce seraient les censeurs stellaires destinés à contrôler la bonne orientation de l’engin qui auraient fait défaut. Sans les informations de ces éléments essentiels du système d’orientation les moteurs ne pouvaient évidemment se mettre en marche. La sonde risquant alors d’être envoyée dans n’importe quelle direction. De fait donc, Phobos Grunt aura subi le même sort que Mars 96. Vers Mars, la Russie vole d'échecs en échecs.

 

MSL sera la quarantième sonde envoyées vers Mars. La première, russe, date d'octobre 1960, elle avait échoué dès le lancement ! D’autres informations plus détaillées sur cette mission sur les sites de la NASA et sur celui, très complet, de  Wikipédia.

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(1) Dans le module de croisière se trouvent tous les instruments nécessaires au bon déroulement du voyage interplanétaire : Systèmes de contrôle de l’attitude (très importants, voir leur rôle probable dans l’échec de Phobos-Grunt), systèmes (moteur et carburant) pour les ajustements éventuels de trajectoires, systèmes de communication avec la Terre… Ce module constitue en quelque sorte un prolongement du lanceur.

(2) Il ne faut pas s’étonner qu’un parachute puisse être déployé à une telle vitesse (440 m.s = 1600 km.h). Sur Mars, en effet, la densité atmosphérique ne vaut que 1% de celle que nous connaissons sur Terre. Dans ces conditions, un parachute n'est efficace qu’à haute vitesse.

(3) Remarquons que la surface martienne sera constellée d’objets terrestres ; les restes démantelés et carbonisés du module de service, l’épave de la « grue », le bouclier thermique, le parachute et bien sûr, le rover lui-même. Que de richesses pour les futurs archéologues martiens !

(4) Voir à ce sujet l’excellente interview de Sylvestre Maurice dans la revue Espace Exploration (numéro 6, novembre-décembre 2011, p 52)

(5) Ce réacteur  comporte très peu de parties mobiles. La chaleur dégagée par la radioactivité est directement convertie en électricité par des thermocouples. Le rendement n’est pas extraordinaire (la puisssance électrique est de 120 watts pour 2 000 watts thermiques)  mais la fiabilité est quasi absolue et la durée de vie très importante. La chaleur peut d’ailleurs directement réchauffer l’électronique de la sonde soumise à rude épreuve sous le glacial climat martien.  

                                                                                  Sources des illustrations : NASA, Wikipedia.  

 

 

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Published by Didier BARTHES - dans Actualité sondes
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