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Deux missions centaures proposées au programme Discovery de la NASA

Artist's depiction of Chiron, the largest known centaur, surrounded by a ring. Image Credit: European Southern Observatory

Représentation artistique de Chiron, le plus grand centaure connu, entouré d'un anneau. Crédit d'image: European Southern Observatory

Deux propositions distinctes d'étude des centaures ont été soumises pour la dernière série de missions Discovery de la NASA. Le programme Discovery finance des missions d’exploration de systèmes solaires de l’ordre de 1 milliard de dollars, frais de lancement et de vol compris.

Autrefois considérés comme des hybrides astéroïdes-comètes, les centaures, qui sont des planétésimaux glacés en orbite entre Jupiter et Neptune, sont maintenant reconnus comme des objets de la ceinture de Kuiper (KBO) récemment perturbés et dispersés dans la région des planètes géantes gazeuses et glaciaires. Une fois dans cette région, ils sont perturbés par les planètes géantes et expulsés du système solaire, rejetés dans la ceinture de Kuiper ou capturés dans les orbites des comètes de la famille Jupiter.

Cette dernière survient entre plusieurs centaines de milliers et plusieurs millions d'années après l'entrée des planétésimaux dans la région des planètes géantes – une période relativement courte aux échelles astronomiques.

Près de 20 propositions ont été soumises au programme Discovery de la NASA en réponse à une annonce d'opportunité (AO) réalisée en décembre 2018 par la Direction de la mission scientifique de la NASA. Les missions de découverte, qui complètent les grandes missions, cherchent des réponses concernant la formation et l’évolution du système solaire, les conditions dans lesquelles la vie a émergé sur Terre, ainsi que les dangers et les ressources nécessaires à l’exploration de l’espace humain.

Intitulées Centaurus et Chimera, les deux missions de centaure proposées sont très différentes l’une de l’autre. Centaurus, dont le chercheur principal est Alan Stern du Southwest Research Institute (SwRI) de Boulder, au Colorado, est une mission aérienne qui visiterait plusieurs centaures. Chimera, dont le chercheur principal est Walter Harris du laboratoire lunaire et planétaire de l’Université de l’Arizona, est un orbiteur qui étudierait en détail un centaure, Centaure 29P / Schwassman-Wachmann 1 (SW1).

SW1, avec Chiron, le premier centaure découvert et le plus important connu, fait partie des cibles de survol de Centaurus.

Cette image, créée via une pile de 20 photos distinctes, montre la comète SW1 après une explosion. L'image de gauche a été traitée pour montrer les différents jets émis lors de l'explosion. Crédit d'image: Par Juan lacruz – Travail personnel, CC BY-SA 4.0

«En travaillant en étroite collaboration avec le député PI Kelsi Singer, notre équipe scientifique et les concepteurs de missions JPL, nous avons trouvé une trajectoire vraiment inhabituelle qui nous permet d’explorer une série de cibles de différentes tailles», a souligné Stern.

Tant Centaurus que Chimera seront alimentés à l'énergie solaire, grâce à une nouvelle technologie permettant aux panneaux solaires de fonctionner au-delà de l'orbite de Saturne. Cette technologie a d'abord été testée lors de la mission Juno de la NASA à Jupiter, lorsque cet engin spatial a été partiellement détourné du Soleil.

La possibilité d'utiliser des panneaux solaires à une telle distance permet à la NASA de conserver du plutonium destiné à des missions beaucoup plus lointaines.

"Centaurus est une proposition de découverte non nucléaire visant à effectuer la première reconnaissance des centaures – des disques KOB épars éparpillés – ainsi que d'autres corps primitifs, via une série de survols de reconnaissance", selon une présentation sur la mission présentée par Singer à l'American Astronomical. La 51ème réunion annuelle de la Division des sciences planétaires de la Société (AAS) à Genève, en Suisse, en septembre de cette année.

Affiche présentée à la 51e réunion du DPS décrivant la mission proposée pour Centaurus. Crédit d'image: Kelsi Singer, SwRI

Si la mission est choisie, la navette embarquera à bord de l’engin spatial une série d’images, couleur et panchromatiques; plusieurs spectromètres, qui étudieront la géologie et la composition de la surface des objets, les atmosphères et tous les satellites ou anneaux détectés.

«Au total, la charge utile du Centaure comprend quatre expériences, toutes directement reliées aux instruments en vol et construites pour d’autres missions», a déclaré Singer.

La chimère, si elle était choisie, orbitera SW1 pendant au moins deux ans et éventuellement plus longtemps si la mission est prolongée. Il entrera en orbite rapprochée autour du centaure pour surveiller son activité, cartographier ses caractéristiques de surface, observer les changements de surface au fil du temps et surveiller de près les explosions. Pour accomplir ces tâches, l’engin spatial sera équipé de caméras visibles, dont une avec trois filtres, qui rechercheront des caractéristiques spécifiques dans le coma; caméras thermiques, qui mesureront les changements de température sur la surface de SW1; un spectromètre de masse, qui étudiera la composition du gaz, et un imageur spectral infrarouge qui identifiera la composition du coma et de la surface.

Ce dernier instrument cherchera également le dioxyde de carbone, le monoxyde de carbone, l'eau et les minéraux.

«Les centaures sont une population source pour les comètes se déplaçant vers l’intérieur de Neptune sur des orbites chaotiques. Ils dérivent et rebondissent de façon chaotique pendant quelques millions à quelques dizaines de millions d'années. Vingt-cinq à trente pour cent se retrouvent dispersés dans le système solaire interne, où ils deviennent des comètes à courte période de la famille Jupiter », a déclaré Harris.

«La grande question est de savoir comment relier ces objets (KBO) à ce qu'ils deviennent. La réponse est le centaure – un état intermédiaire. "

SW1 a été découvert en 1922, huit ans avant la découverte de Pluton. Il s'agissait du premier objet, à l'exception d'une planète trouvée avec une orbite entièrement au-delà de Jupiter. Il a été observé des explosions régulières, ce qui en fait le petit corps le plus actif du système solaire externe. Les scientifiques estiment qu'il a 70% de chances de devenir une comète de la famille Jupiter dans les 10 000 prochaines années.

Le mois prochain, quatre propositions de mission Discovery seront sélectionnées pour passer à la phase suivante, une étude conceptuelle détaillée, qui doit être soumise d’ici novembre 2020. Les scientifiques et les ingénieurs spatiaux sélectionnés par la NASA examineront ces études, les évalueront et sélectionneront des solutions. deux pour voler quelque temps en 2021.

Les dates de vol pour les deux missions, si elles sont choisies, sur la base d’alignements planétaires favorables seront 2025-2026 ou 2028-2029.

Ce GIF décrit l'éclaircissement de SW1 lors d'une explosion de septembre 2018. Crédit d'image: Alphonse Diepvens, Belgique

 

 

 

Les missions post-deux centaures proposées au programme Discovery de la NASA sont d'abord apparues sur SpaceFlight Insider.