Pioneer 10

{{#ifeq:||Un article de Ziki, l'encyclopédie libre.|Une page de Ziki, l'encyclopédie libre.}}

Modèle:Titre en italique Modèle:Infobox Engin spatial

Modèle:Nobr est une sonde spatiale américaine lancée en 1972, ayant pour mission de faire une première reconnaissance de planètes du Système solaire externe. Suivie par sa jumelle Modèle:Lnobr, elle est ainsi le premier véhicule spatial à traverser la ceinture d'astéroïdes (1972), à effectuer un survol de la planète Jupiter (1973), puis à atteindre la vitesse de libération nécessaire pour quitter le Système solaire. Les données et photos collectées par les onze instruments embarqués permettent de lever certaines des inquiétudes des concepteurs des sondes du [[Programme Voyager|programme Modèle:Langue]], beaucoup mieux équipées et lancées cinq années plus tard pour réaliser une étude détaillée de Jupiter, Saturne et leurs satellites.

La sonde de Modèle:Unité est développée par la NASA dans le cadre du [[programme Pioneer|programme Modèle:Langue]] et lancée le Modèle:Date- par une fusée Atlas-Modèle:Lnobr. En 1983, elle franchit l'orbite de la planète Neptune, la dernière planète du Système solaire, et s'éloigne depuis en direction de l'étoile Aldébaran qu'elle atteindra dans deux millions d'années. Modèle:Nobr est la première sonde spatiale équipée d'un générateur thermoélectrique à radioisotope (RTG), qui lui permet de s'affranchir de l'énergie solaire Modèle:— pour sa production d'énergie. Le dernier contact avec ce précurseur est établi le Modèle:Date-.

Contexte

Projets américains d'exploration des planètes supérieures dans les années 1960

Au début de l'ère spatiale, dans la première moitié de la décennie 1960, les missions d'exploration du Système solaire menées par la NASA, l'agence spatiale américaine, se concentrent sur la Lune et les deux planètes les plus proches de la Terre : Mars et Vénus. À la suite de leurs premiers succès, les trois centres spatiaux de la NASA impliqués dans les missions interplanétaires Modèle:Incise étudient des missions visant des objectifs plus éloignés. Le centre de recherche Ames lance dans les années 1960 plusieurs petites sondes spatiales ([[Pioneer 6, 7, 8, 9 et E|Modèle:Nobr à 9]]) qui étudient le milieu interplanétaire à proximité de la Terre. Fort du succès rencontré, le centre Ames débute la conception de deux nouvelles sondes spatiales, Modèle:Nobr et Modèle:Nobr, avec un programme similaire (étude du vent solaire, du rayonnement cosmique et autres caractéristiques du milieu interplanétaire), mais qui doivent s'éloigner jusqu'à une distance de quatre unités astronomiques du Soleil, soit quatre fois la distance Terre-Soleil. À la même époque, le centre Goddard étudie la mission Modèle:Langue, dont les objectifs comprennent l'étude de la ceinture d'astéroïdes et de l'environnement autour de la planète Jupiter. La sonde spatiale chargée de cette mission a recours pour la première fois dans une mission interplanétaire à un générateur thermoélectrique à radioisotope (RTG), qui utilise la chaleur dégagée par la désintégration du plutonium pour produire l'énergie qui lui est nécessaire. En effet, à grande distance du Soleil, les panneaux solaires, compte tenu du rendement obtenu à l'époque, ne sont plus une solution viable. Le centre Goddard propose de construire quatre sondes spatiales lancées par paires, pour un budget total de Modèle:Nombre de dollars américains. Le JPL, qui a rencontré un énorme succès avec ses sondes spatiales [[Programme Mariner|Modèle:Langue]], propose de son côté la mission Modèle:Langue, un projet de sonde spatiale particulièrement ambitieux, avec une masse de Modèle:Unité et un ensemble très complet d'instruments scientifiques. Ce projet est remplacé par le programme Grand Tour, qui propose d'utiliser une trajectoire mise au point par l'ingénieur Gary Flandro, exploitant une conjonction exceptionnelle des planètes supérieures qui ne se reproduit que tous les Modèle:Unité. Celle-ci doit permettre à des sondes spatiales de survoler plusieurs de ces planètes pratiquement sans dépenser de carburant, uniquement en utilisant l'assistance gravitationnelle<ref>Modèle:Harvsp.</ref>. Le projet du JPL n'est finalement pas retenu mais pose les fondations du [[programme Voyager|programme Modèle:Langue]], presque aussi ambitieux, dont le développement est lancé en Modèle:Date-.

Sélection de la mission

L'Académie nationale des sciences des États-Unis produit à cette époque un rapport donnant une priorité maximale à l'étude de la planète Jupiter. Aussi, la NASA décide en 1967 de modifier l'objectif des missions Modèle:Nobr et G pour y inclure l'étude de la planète géante et de rattacher celles-ci à sa division interplanétaire. L'agence spatiale annule par contre le projet Modèle:Langue du centre de vol spatial Goddard, car celui-ci est jugé trop coûteux et parce qu'il risque d'accaparer les ressources d'un établissement complètement mobilisé par le programme Apollo. Pour permettre aux sondes spatiales [[Programme Pioneer|Modèle:Langue]] de disposer de suffisamment d'énergie aux abords de Jupiter, éloignée de Modèle:Unité du Soleil, elles utilisent les RTG envisagés par le centre Goddard. Un groupe de travail, baptisé Modèle:Langue et présidé par James Van Allen, définit les objectifs scientifiques qui seront assignés à ces missions, tandis que le centre spatial de la NASA définit les caractéristiques techniques des sondes spatiales. Le projet Modèle:Langue est lancé officiellement par la NASA en Modèle:Date-. La société TRW, qui a construit les autres sondes du programme Pioneer, est sélectionnée pour fabriquer les sondes Modèle:Nobr et Modèle:Nobr<ref>Modèle:Harvsp.</ref>.

Construction

L'objectif de la mission des sondes spatiales Modèle:Nobr et Modèle:Lnobr est d'étudier le milieu interplanétaire au-delà de l'orbite de la planète Mars, d'évaluer le risque de collision dans la ceinture d'astéroïdes et enfin d'étudier la planète Jupiter et son environnement. Les expériences scientifiques embarquées sont sélectionnées parmi Modèle:Nombre effectuées à fin des années 1960 et au début des années 1970. Les deux sondes spatiales suivent des trajectoires différentes : la première sonde spatiale Modèle:Nobr doit jouer un rôle d'éclaireur en effectuant la première traversée de la ceinture d'astéroïdes qui s'étend au-delà de Mars, puis doit survoler Jupiter et ses lunes. De son côté, Modèle:Nobr, lancée un an plus tard, suit initialement la même trajectoire mais utilise ensuite l'assistance gravitationnelle de Jupiter pour se diriger vers Saturne et survoler cette planète. Pour placer en orbite la sonde spatiale, le lanceur Modèle:Lnobr est retenu. Celui-ci permet de placer un engin d'environ une tonne sur une orbite interplanétaire. La trajectoire retenue pour atteindre Jupiter est directe (pas de recours à l'assistance gravitationnelle des planètes inférieures). Pour atteindre Jupiter, le lanceur est surmonté par un troisième étage à propergol solide Modèle:Lien de Modèle:Unité, qui fournit une poussée de Modèle:Unité<ref group="Note">Il s'agit d'un étage supérieur des lanceurs Delta 1914, dérivé du système propulsif chargé de freiner les sondes lunaires du [[programme Surveyor|programme Modèle:Langue]] avant leur atterrissage.</ref>. Les sondes Modèle:Nobr et Modèle:Nobr sont lancées respectivement en 1972 et 1973 et baptisées après leur lancement Modèle:Nobr et Modèle:Lnobr. En 2001, le coût total du programme est évalué à Modèle:Nombre de dollars dont Modèle:Nombre pour le développement et Modèle:Nombre pour le lancement, la gestion opérationnelle et l'exploitation des résultats<ref name="mission">Modèle:Ouvrage.</ref>,<ref name=Leitenberger>Modèle:Lien web.</ref>.

Déroulement de la mission Modèle:Nobr

Modèle:Autre

Lancement

Fichier:Atlas Centaur with Pioneer 10 before launch.jpg
La sonde Modèle:Nobr installée au sommet de son lanceur Atlas-Centaur (Modèle:Nobr), peu avant son lancement.
Fichier:Pioneer 10 images the sun.jpg
La sonde Modèle:Nobr au niveau de l'orbite de Neptune, avec au loin le Soleil (vue d'artiste).

La fenêtre de lancement permettant le lancement de Modèle:Nobr vers la planète Jupiter a une durée un peu supérieure à un mois et revient tous les treize mois. En 1972, elle s'ouvre le Modèle:Date- et se referme le Modèle:Date-. La sonde spatiale Modèle:Nobr est convoyée par avion depuis la Californie jusqu'à la base de lancement de Cap Canaveral en Floride en Modèle:Date- et est préparée pour le lancement. Après deux tentatives avortées à cause de la vitesse du vent dans les couches supérieures de l'atmosphère, le lanceur Atlas-Centaur (Modèle:Nobr) décolle le Modèle:Date-<ref>{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Modèle:Harvsp.</ref> depuis l'aire de lancement Modèle:Lien. L'injection de la sonde spatiale sur sa trajectoire vers Jupiter est directe. Après avoir été largué par le lanceur, l'ensemble formé par l'étage supérieur Modèle:Nobr et la sonde spatiale est mis en rotation rapide (« spinné »), à Modèle:Unité par minute, et le troisième étage est mis à feu durant Modèle:Nombre avant d'être largué. Trente minutes après son lancement, les mâts servant de support au capteur du magnétomètre et aux générateurs thermoélectriques à radioisotope (RTG) sont déployés, faisant chuter la vitesse de rotation à Modèle:Unité par minute. Modèle:Nobr, qui atteint une vitesse de Modèle:Unité (Modèle:Unité) par rapport à la Terre, établit un nouveau record de vitesse et dépasse l'orbite de la Lune seulement onze heures après son lancement. La sonde spatiale est placée sur une orbite héliocentrique, dont l'apogée se situe à Modèle:Unité du Soleil et l'inclinaison orbitale par rapport au plan de l'écliptique est de Modèle:Angle<ref>Modèle:Harvsp.</ref>,<ref name="first"/>.

Franchissement de la ceinture d'astéroïdes

Durant les deux premières semaines du vol, le fonctionnement des instruments est vérifié. Deux corrections de la trajectoire sont effectuées le Modèle:Date- (Modèle:Unité) et le Modèle:Date- (Modèle:Unité). Durant le transit vers la planète Jupiter, qui va durer vingt mois, la sonde spatiale doit étudier le milieu interplanétaire, dont les caractéristiques n'ont jamais été mesurées au-delà de l'orbite de Mars. Celle-ci est dépassée au bout de trois mois (contre sept à dix mois pour les sondes vers Mars). Une des inconnues de ce vol concerne la traversée de la ceinture d'astéroïdes qui rassemble des millions d'astéroïdes entre les orbites de Mars et de Jupiter. Celle-ci est atteinte en Modèle:Date-. Les responsables du projet estiment la probabilité que la sonde spatiale soit détruite par un morceau d'astéroïde à 10 %, ce qui a contribué à justifier le lancement de deux sondes spatiales. En Modèle:Date-, Modèle:Nobr traverse cette région de l'espace sans que les détecteurs de météorites ne signalent un quelconque impact significatif. La sonde spatiale passe à plusieurs millions de kilomètres de deux astéroïdes sans que ses instruments ne puissent recueillir d'informations<ref>Modèle:Harvsp.</ref>,<ref name="first">Modèle:Ouvrage.</ref>,<ref name=Leitenberger/>.

Survol de Jupiter

Une intensification des flux de particules est détectée à plus de Modèle:Nombre de kilomètres de la planète Jupiter, signalant son influence croissante sur l'environnement interplanétaire. À Modèle:Nombre de kilomètres, les instruments de Modèle:Nobr mesurent une forte diminution de la vitesse du vent solaire et une élévation de la température liée à la traversée de l'onde de choc séparant la magnétosphère de la planète du milieu interplanétaire, dominé par le Soleil. La croissance du rayonnement ambiant durant les deux derniers jours de l'approche font craindre que l'électronique ne puisse survivre à l'approche finale, qui doit pourtant faire passer la sonde spatiale à « seulement » Modèle:Unité de la surface. Seize heures avant ce survol, Modèle:Nobr passe à Modèle:Unité de kilomètres de la lune Callisto, puis, quatre heures plus tard, à Modèle:Unité de la lune Ganymède. Elle survole la lune Europe Modèle:Unité avant sa rencontre avec la planète Jupiter en passant à Modèle:Unité. Le photopolarimètre parvient à photographier les trois lunes, mais la meilleure résolution spatiale qui est obtenue en photographiant Ganymède est seulement de Modèle:Unité et permet uniquement de distinguer une région sombre près du pôle sud et une région plus claire près du pôle nord. Le Modèle:Date-, Modèle:Nobr passe à Modèle:Unité du sommet des nuages de la planète géante à une vitesse de Modèle:Unité en prenant des photos. Dix minutes après ce survol, elle passe à seulement Modèle:Unité de la petite lune Amalthée, puis six minutes plus tard, la lune Io s'interpose durant près d'une minute entre la sonde spatiale et la Terre. Cette occultation voulue permet de déterminer par l'analyse des perturbations du signal radio qu'Io a une atmosphère de très faible densité (1/20000e de celle de la Terre) et une ionosphère qui culmine à Modèle:Unité. Le spectromètre ultraviolet détecte un nuage d'hydrogène présent sur l'orbite de Io. L'origine de ces émissions reste à l'époque non expliquée. Ce phénomène ne sera expliqué qu'après le survol de Io par Modèle:Lnobr, qui permettra de découvrir le volcanisme de la lune, un phénomène unique dans le Système solaire. Soixante-dix-huit minutes après son survol, Modèle:Nobr passe dans l'ombre de Jupiter. Utilisant l'occultation résultante, les instruments découvrent des courants-jets dans l'atmosphère au niveau de pression Modèle:Unité, ainsi que des mouvements de convection. Le photomètre infrarouge fournit un profil de température très détaillé contredisant les mesures effectuées avec des instruments sur Terre. Les données confirment que Jupiter émet plus de chaleur qu'elle n'en reçoit. À un niveau de pression donnée, la température relevée est uniforme à Modèle:Température près de l'équateur au pôle de la planète géante. L'occultation radio permet de découvrir que l'ionosphère s'étend jusqu'à une altitude de Modèle:Unité. Entre le Modèle:Date- et le Modèle:Date-, la sonde spatiale prend Modèle:Nombre de l'atmosphère de Jupiter, dont certaines avec une résolution spatiale de Modèle:Unité. Les données recueillies durant cette traversée du système galiléen jouent un rôle important pour la conception des missions [[Programme Voyager|Modèle:Langue]] et Galileo qui suivent<ref>Modèle:Harvsp.</ref>.

Aux confins du Système solaire

En survolant la planète Jupiter, Modèle:Nobr bénéficie de son assistance gravitationnelle. Celle-ci accroît sa vitesse suffisamment pour lui permettre de quitter à terme le Système solaire. La nouvelle trajectoire de la sonde spatiale la mène dans la direction opposée au déplacement du Soleil dans la galaxie. Modèle:Nobr entame ainsi un périple qui doit la conduire aux alentours de l'étoile Aldébaran dans deux millions d'années. Une fois sortie de la magnétosphère de Jupiter, les instruments de Modèle:Nobr commencent à étudier les particules du vent solaire et le rayonnement cosmique issu de notre galaxie. Le principal objectif est la recherche de l'héliopause, cette frontière qui délimite la zone d'influence du Soleil. Au lancement de Modèle:Nobr, la NASA estime que les antennes paraboliques à grande portée du Modèle:Langue (DSN) permettent de capter le signal de radio faiblissant jusqu'au milieu des années 1980. Des améliorations considérables de ce réseau permirent de prolonger cette durée de près de quinze ans. Malheureusement, la sonde spatiale se dirigeant à l'opposé du déplacement du Système solaire n'arriva jamais jusqu'à l'héliopause, car celle-ci se trouve beaucoup plus loin du Soleil dans cette direction. La mission de la sonde est arrivée officiellement à son terme le Modèle:Date-, principalement pour des raisons budgétaires. Des contacts occasionnels sont pris en 2002 pour le Modèle:30e de son lancement, Modèle:Nobr, malgré son âge et les conditions qu'elle a rencontrées, fonctionne encore (même si de nombreux systèmes sont arrêtés faute d'énergie, notamment). Le dernier contact avec la sonde, très faible, a eu lieu le Modèle:Date-<ref name="Kahn2003"/>. La tentative de contact du Modèle:Date- est restée sans réponse<ref name="Kahn2003"/>, comme celle du Modèle:Date-. Lors de ces derniers contacts avec la sonde, sa vitesse est de plus de Modèle:Unité et elle est distante du Soleil de plus de Modèle:Nombre de kilomètres. Malgré cela, elle ne détient pas le record de distance à la Terre, celui-ci appartenant à Modèle:Lnobr. Bien que partie plus tard, cette dernière détient ce record depuis Modèle:Date- car sa vitesse relative par rapport au Soleil est sensiblement plus importante.

Caractéristiques techniques

Modèle:Nobr comparée à...
Pioneer 11 Voyager 1 Cassini
Date lancement 1973 1977 1997
Objectifs Jupiter, Saturne
Type mission Survol Survol Orbiteur¹
Masse totale
(instruments)		 Modèle:Unité
(Modèle:Unité)		 Modèle:Unité
(Modèle:Unité)		 5 712 kg
(Modèle:Unité)
Puissance électrique Modèle:Unité Modèle:Unité Modèle:Unité
Contrôle d'attitude Stabilisé par rotation (spinnée) Stabilisée sur Modèle:Nombre
Débit télécom.² Modèle:Unité ~Modèle:Unité Modèle:Unité
Ordinateur de bord Non Oui Oui
¹Jupiter est survolé ² Débit au niveau de Saturne

Modèle:Nobr est une sonde spatiale de petite taille (selon les standards des années 2010) d'une masse de Modèle:Unité, dont Modèle:Unité d'instruments scientifiques et Modèle:Unité de carburant (hydrazine). La sonde spatiale est stabilisée par rotation (« spinnée ») à une vitesse de Modèle:Unité par minute. Pour ses corrections de trajectoire et le contrôle de son orientation, elle utilise des moteurs-fusées à ergols liquides de 1,5 à Modèle:Unité disposant d'une capacité d'accélération de Modèle:Unité. Son énergie est fournie par deux générateurs thermoélectriques à radioisotope (RTG), qui produisent une puissance électrique de Modèle:Unité et dont l'usage constitue une première par un engin interplanétaire. La partie centrale de Modèle:Nobr est constituée d'un boîtier hexagonal de Modèle:Unité de haut et de Modèle:Unité de diamètre avec six faces larges de Modèle:Unité. Il contient le réservoir d'hydrazine utilisé par les propulseurs, huit des onze instruments scientifiques, ainsi que l'ensemble des équipements nécessaires au fonctionnement de la sonde spatiale. À la base du boitier se trouve l'adaptateur circulaire qui permet de fixer la sonde spatiale au sommet du dernier étage du lanceur Atlas-Centaur. Une grande antenne parabolique de Modèle:Unité de diamètre est fixée sur l'une des faces du boîtier. Elle permet de transmettre les données avec un débit compris entre Modèle:Unité au niveau de la ceinture d'astéroïdes et Modèle:Unité par seconde au niveau de Saturne. De l'antenne moyen gain installée au sommet de l'antenne parabolique jusqu'à l'antenne faible gain omnidirectionnelle installée à la base, la sonde spatiale mesure Modèle:Unité de haut. Chacun des deux générateurs thermoélectriques à radioisotope est fixé à l'extrémité d'un mât long de Modèle:Unité, qui le maintient à distance de l'électronique et des capteurs des instruments, évitant une perturbation des mesures réalisées par les capteurs. Les capteurs du magnétomètre sont fixés sur un mât long de Modèle:Unité pour les éloigner de la masse métallique de la sonde spatiale, qui perturbe également les mesures. Ces trois mâts sont en position repliée au lancement et déployés une fois la sonde spatiale en orbite. Comme les autres sondes spatiales de l'époque, la sonde spatiale ne dispose pas d'ordinateur de bord et elle ne peut qu'exécuter en séquence des instructions transmises par le contrôle sur Terre<ref name="spacecraft">Modèle:Ouvrage.</ref>.

Fichier:Pioneer 10 diagramme des systèmes.svg
Schéma de Modèle:Nobr.

Énergie

La sonde doit survoler la planète Jupiter, qui se situe à Modèle:Unité du Soleil. L'énergie fournie par ce dernier diminue comme le carré de la distance et est au niveau de la planète géante Modèle:Nobr inférieure à celle existant au niveau de l'orbite terrestre. La NASA choisit donc pour la première fois sur ses sondes spatiales<ref group="Note">Les premiers RTG utilisés dans l'espace par les États-Unis étaient embarqués à bord des satellites de navigation du programme Transit en 1961.</ref> de remplacer les panneaux solaires par des générateurs thermoélectriques à radio-isotope, qui tirent leur énergie de la désintégration radioactive du Modèle:Lnobr. La chaleur dégagée par le processus est transformée en électricité par des thermocouples. Pour pouvoir faire fonctionner tous ses systèmes, Modèle:Lnobr a besoin de Modèle:Nobr de puissance. Il emporte quatre RTG de type Modèle:Lnobr, qui fournissent chacun au lancement un peu moins de Modèle:Nobr, soit Modèle:Nobr en tout. Compte tenu de la demi-vie du Modèle:Lnobr, l'énergie fournie ne devait baisser que de 20 % après Modèle:Nobr (2001). Mais la dégradation des liaisons des thermocouples fera chuter la puissance électrique beaucoup plus rapidement : de Modèle:Unité durant le survol de Jupiter, elle passe à Modèle:Unité en 2005. Le modèle de RTG Modèle:Nobr est également utilisé sur les atterrisseurs de Mars du programme Viking. Pour éviter que le rayonnement interfère avec les capteurs des instruments scientifiques, les RTG sont installés deux par deux au bout de deux poutrelles longues de trois mètres et écartées de Modèle:Angle<ref name=NASANSSDC/>.

Télécommunications

Modèle:Nobr utilise pour les télécommunications deux émetteurs-récepteurs redondants de huit watts de puissance. La sonde spatiale dispose d'une antenne parabolique grand gain fixe, d'une antenne cornet moyen gain et d'une antenne faible gain omnidirectionnelle. L'antenne parabolique grand gain, qui constitue l'élément le plus visible de la sonde spatiale, est attachée au corps de la sonde par trois poutrelles et a un diamètre de Modèle:Unité. Sa structure en nid d'abeilles est réalisée en aluminium. L'antenne moyen gain est fixée au-dessus de la parabole, tandis que l'antenne omnidirectionnelle se situe sur l'arrière de l'antenne grand gain. Le système de télécommunications permet de transmettre les données avec un débit de Modèle:Unité durant son transit vers la planète Jupiter, mais seulement de Modèle:Unité par seconde vers la fin de la mission<ref name=NASANSSDC>Modèle:Lien web.</ref>.

Contrôle d'attitude et correction de la trajectoire

La sonde spatiale est stabilisée par rotation avec un axe de rotation passant par le centre de l'antenne parabolique et le centre de la plate-forme. Elle est maintenue à l'aide de trois paires de moteurs-fusées à ergols liquides de Modèle:Unité de poussée brûlant de l'hydrazine, fixés sur le bord de l'antenne parabolique. La sonde spatiale emporte Modèle:Unité de cet ergol, disposant alors d'une capacité d'accélération de Modèle:Unité. L'orientation est déterminée à l'aide de capteurs déterminant la position du Soleil et de l'étoile Canopus. Les moteurs-fusées peuvent fonctionner de manière continue, pour maintenir la vitesse de rotation cible de Modèle:Unité par minute, ou par brèves impulsions. Durant les liaisons radio avec la Terre, l'axe de rotation de la sonde spatiale doit être pointé précisément vers la Terre. Pour contrôler l'orientation, l'antenne-source est légèrement décalée de l'axe de rotation de manière que le signal radio se mette à osciller en intensité si la sonde spatiale s'écarte de l'alignement avec la Terre. Un système baptisé CONSCAN (Modèle:Langue) exploitant cette donnée maintient le pointage de l'antenne à moins de Modèle:Angle de la direction de la Terre. La mise en œuvre de la propulsion est toutefois contrôlée par la station sur Terre<ref>Modèle:Harvsp.</ref>.

Déclenchement des opérations à bord

Comme les sondes spatiales qui les ont précédées, les sondes spatiales Modèle:Nobr et Modèle:Lnobr ne disposent pas d'ordinateur de bord. Les opérations (mise en marche des instruments scientifiques, modification de la trajectoire...), sont déclenchées par des commandes envoyées depuis la Terre. Pour les phases critiques, cinq commandes peuvent être enregistrées à l'avance. La contrainte associée est que l'ensemble des opérations à exécuter doivent être préparées plusieurs mois à l'avance<ref>Modèle:Harvsp.</ref>.

Plaque de Pioneer

Fichier:Pioneer plaque.svg
La plaque de Modèle:Nobr.

Modèle:Article détaillé

Modèle:Nobr est la première sonde spatiale à quitter le Système solaire et à se diriger vers d'autres étoiles. À l'initiative d'Modèle:Lien, Carl Sagan et son épouse Modèle:Lien ont conçu un message destiné à communiquer des informations sur l'origine de la sonde spatiale à un hypothétique représentant d'une intelligence extraterrestre rencontré sur son chemin. Le message, gravé sur une plaque d'aluminium dorée, fait figurer des représentations d'un homme, d'une femme, du Système solaire (avec la trajectoire approximative de la sonde) et d'un atome d'hydrogène.

Objectifs et instruments scientifiques

Étude du milieu interplanétaire entre Mars et Jupiter

Le premier objectif de la mission de Modèle:Nobr est de recueillir des données sur le milieu interplanétaire entre l'orbite de la planète Mars et celle de la planète Jupiter, resté jusque-là inexploré. Les instruments qui doivent remplir ces objectifs mesurent les particules, les champs magnétiques et le rayonnement cosmique. Un photopolarimètre réalise des images et analyse la lumière diffuse. La sonde spatiale doit<ref name="objectifs">Modèle:Ouvrage.</ref> :

  • mesurer le champ magnétique dans le milieu interplanétaire ;
  • déterminer comment le vent solaire est affecté par la distance au Soleil ;
  • mesurer le rayonnement cosmique issu du Système solaire et celui venant de l'extérieur de celui-ci ;
  • rechercher la région de transition de l'héliosphère qui marque la limite de l'influence du Soleil ;
  • mesurer la quantité d'hydrogène neutre dans le milieu interplanétaire ;
  • préciser la distribution de la poussière dans le milieu interplanétaire ;
  • déterminer la taille, la masse, la direction et la vitesse des petites particules présentes dans la ceinture d'astéroïdes.

Étude du système jovien

Caractéristiques instruments
Instrument Constructeur Masse Consommation
électrique
Magnétomètre NASA / JPL Modèle:Unité Modèle:Unité
Analyseur plasma NASA / Ames Modèle:Unité Modèle:Unité
Analyseur particules Université de Chicago Modèle:Unité Modèle:Unité
Rayonnement cosmique NASA / Goddard Modèle:Unité Modèle:Unité
Compteur Geiger Université de l'Iowa Modèle:Unité Modèle:Unité
Détecteur de radiations Université de Californie Modèle:Unité Modèle:Unité
Détecteur de météorites General Electric Modèle:Unité Modèle:Unité
Détecteur de météorites NASA / Langley Modèle:Unité Modèle:Unité
Spectromètre ultraviolet Université de Californie Modèle:Unité Modèle:Unité
Photopolarimètre Université de l'Arizona Modèle:Unité Modèle:Unité
Radiomètre infrarouge California Institute of Technology (Caltech) Modèle:Unité Modèle:Unité
Total Modèle:Unité Modèle:Unité

Au sein du système constitué par Jupiter et ses lunes, les sondes spatiales Modèle:Nobr et 11 doivent<ref name="objectifs"/> :

  • mesurer l'intensité, la direction et la structure du champ magnétique de Jupiter ;
  • déterminer le nombre et l'énergie des électrons et des protons situés sur la trajectoire de la sonde spatiale ;
  • rechercher les aurores polaires aux pôles de la planète géante ;
  • collecter des données permettant de décrypter les deux types d'ondes radio émises par Jupiter ;
  • cartographier les interactions entre le vent solaire et le système jovien ;
  • mesurer la température de l'atmosphère de Jupiter et de certaines de ses lunes ;
  • déterminer la structure des couches supérieures de l'atmosphère de Jupiter ;
  • cartographier la structure thermique de Jupiter ;
  • réaliser des images détaillées en deux couleurs de Jupiter durant son survol ;
  • sonder l'atmosphère de Jupiter en utilisant la technique de l'occultation de l'atmosphère par les ondes radio émises par la sonde en Modèle:Nobr ;
  • étudier les lunes galiléennes pour déterminer plus précisément leur taille et leurs principales caractéristiques physiques ;
  • collecter des données sur les orbites de Jupiter et de ses lunes permettant de calculer leurs éphémérides avec une plus grande précision.

Instruments scientifiques

Pour remplir ces objectifs, les sondes spatiales Pioneer emportent Modèle:Nombre scientifiques, représentant une masse de Modèle:Unité<ref name="objectifs"/> :

Résultats de la mission

Les sondes Modèle:Nobr et 11 ont produit des résultats scientifiques notables :

  • découverte que Jupiter comme le Soleil dégage un excédent significatif de chaleur ;
  • première mesure de la proportion d'hélium présent dans l'atmosphère de Jupiter ;
  • estimation de la température de l'atmosphère et réalisation d'une première carte de la pression atmosphérique (à Modèle:Unité, la température est de Modèle:Tmp) ;
  • mesures du champ de gravité permettant d'évaluer la densité de Jupiter. Cela permet d'en déduire que la planète ne dispose que d'un très petit noyau rocheux, voire aucun ;
  • mesure de la taille et de la masse des quatre satellites galiléens. Première photo de ces lunes avec une résolution de 170 à Modèle:Unité par pixel ;
  • découverte d'une ionosphère autour de Io ;
  • observation de la Grande Tache rouge : celle-ci se situe au-dessus de la couverture nuageuse ;
  • observation des ceintures de radiation, dix fois plus fortes que prévu ;
  • découverte de la grande taille du champ magnétique de Jupiter, sept ou huit fois plus intense que le champ magnétique terrestre.

Anomalie Pioneer

Modèle:Article détaillé

Dans les années 1980, les scientifiques de la NASA remarquent que la sonde se déplace moins vite que prévu. Cette décélération est très faible, de l'ordre de Modèle:Unité. Cette anomalie est initialement mise sur le compte d'une erreur dans les calculs ou bien d'un défaut de la sonde spatiale. Mais quelques années plus tard, le même écart de vitesse est constaté sur la sonde Modèle:Lnobr. Après avoir tenté, en vain, de l'expliquer, cette anomalie baptisée « anomalie Pioneer » fait l'objet de nombreuses études et spéculations. Les explications les plus spectaculaires remettent en cause les lois de la mécanique céleste telles qu'elles ont été établies ou avancent un effet de la matière noire. Finalement, une explication beaucoup plus prosaïque est découverte en 2011. La chaleur produite par les générateurs thermoélectriques à radioisotope est émise de façon isotrope, mais une fraction significative de celle qui est rayonnée en direction du dos de l'antenne est réfléchie par celle-ci dans la direction opposée, c'est-à-dire vers l'opposé du Soleil, provoquant par réaction une faible accélération résiduelle vers le Soleil<ref>« L'énigme des sondes Pioneer élucidée », Le Monde, 11 mai 2012.</ref>.

Chronologie

Suite du programme Modèle:Langue

Modèle:Article détaillé

L'année même du lancement de Modèle:Nobr, la NASA lance le développement de deux nouvelles sondes spatiales chargées d'étudier avec des capacités accrues les planètes supérieures du Système solaire. Les sondes spatiales du [[programme Voyager|programme Modèle:Langue]] sont beaucoup plus lourdes : Modèle:Unité dont Modèle:Unité d'instrumentation scientifique contre les Modèle:Unité des sondes spatiales [[Programme Pioneer|Modèle:Langue]] (dont Modèle:Unité d'instruments scientifiques). Elles bénéficient des dernières avancées dans le domaine de la technologie spatiale : elles disposent d'un ordinateur de bord qui permet l’exécution d'opérations complexes sans intervention des contrôleurs sur Terre et sont stabilisées sur trois axes, ce qui permet des prises d'images détaillées de grande qualité. Modèle:Lnobr exploite une conjonction des planètes supérieures exceptionnelle qui lui permet d'enchaîner le survol de Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune en utilisant l'assistance gravitationnelle de chaque planète pour se diriger vers la suivante. Lancées en 1977, les deux sondes spatiales développées par le Modèle:Langue fournissent des informations détaillées sur l'atmosphère de Jupiter, de Saturne et d'Uranus. Elles révèlent de nombreux détails sur la structure des anneaux de Saturne, permettent de découvrir les anneaux de Jupiter et fournissent les premières images détaillées des anneaux d'Uranus et de Neptune. Elles identifient en tout Modèle:Nombre lunes et mettent en évidence l'activité volcanique de la lune Io et la structure étrange de la surface du satellite galiléen Europe. Les sondes Modèle:Langue, qui devraient continuer à fonctionner jusqu'en 2025, explorent désormais les limites de l'héliosphère, région de l'espace placée sous l'influence du Soleil, et étudient le milieu interstellaire.

Troisième sonde spatiale, Modèle:Nobr

Une troisième sonde spatiale, identique aux sondes spatiales Modèle:Nobr et Modèle:Nobr et baptisée « Modèle:Nobr », est construite. Le centre de recherche Ames étudie en 1971 son utilisation dans le cadre d'une mission destinée à explorer le milieu interplanétaire en quittant le plan de l'écliptique (Modèle:Langue). La sonde spatiale, lancée par un lanceur lourd Titan IIIE-Centaur, doit quitter le plan de l'écliptique en utilisant l'assistance gravitationnelle de la planète Jupiter et se placer sur orbite héliocentrique avec une inclinaison orbitale de Modèle:Angle. Sur sa nouvelle orbite, la sonde spatiale doit étudier les pôles du Soleil en passant à une unité astronomique du pôle nord et Modèle:Unité du pôle sud. Le projet, proposé par le centre de recherche Ames de la NASA en 1973, n'est pas retenu mais les études réalisées sont utilisées pour définir les caractéristiques et les objectifs de la mission Galileo<ref>Modèle:Harvsp.</ref>.

Notes et références

Notes

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Références

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Annexes

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Bibliographie

Articles connexes

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