Grand final de Cassini : à quoi va servir le plongeon dans Saturne ?

Le plongeon dans Saturne de la sonde Cassini est dangereux pour le vaisseau spatial mais la décision a été mûrement réfléchie. Nicolas Altobelli, le responsable scientifique pour l'Agence spatiale européenne de la mission Cassini, nous explique les raisons de ce choix et le retour scientifique attendu.

Le 15 septembre, il en sera terminé de Cassini. Ce plongeon dans Saturne a été « décidé par l'ESA et la Nasa pour se débarrasser proprement de la sonde de façon à nous conformer aux règles de la protection planétaire », nous explique Nicolas Altobelli, le responsable scientifique pour l'ESA de la mission Cassini. Ces règles stipulent de ne pas contaminer d'autres mondes d'une façon qui compromettrait de futures études scientifiques sur d'éventuelles traces de vie, actuelles ou éteintes.

C'est pourquoi les deux agences spatiales ne veulent pas risquer de perdre le contrôle de Cassini qui risquerait de s'écraser sur la surface d’Encelade ou celle de Titan, « deux lunes dotées d'une habitabilité potentielle ». Et ce risque est bien réel. De façon surprenante, les sondes spatiales n'ont pas de jauge pour mesurer la quantité de carburant restante. Le niveau des réservoirs est toujours estimé à partir de calculs et les opérateurs au sol ne le connaissent jamais précisément. Le défi est donc de terminer la mission avant que le risque d'une panne sèche ne devienne trop important.

Cette fin de mission qui se terminera par un plongeon dans Saturne, les responsables « la préparent depuis plusieurs mois ». Jusqu'aux derniers instants de la sonde, « les orbites ont été optimisées pour garantir un retour scientifique important ». Lors de sa toute dernière orbite, Cassini pointera son antenne vers la Terre pour envoyer ses données « lorsqu'elle entrera dans l'atmosphère et durant sa descente ». Le dernier survol de Titan (le 127e !), à plus de 100.000 kilomètres, doit permettre aux contrôleurs au sol de mesurer assez précisément la durée de la communication avec la Terre dès que la sonde aura débuté son plongeon final.

Le point d'entrée de Cassini dans l'atmosphère se situe à 3.000 kilomètres d'altitude au-dessus d'une surface de référence, arbitrairement choisie, où la pression atmosphérique est d'un bar (celle qui règne sur Terre au niveau de la mer). « Ce bar de pression est la surface de référence pour une planète gazeuse. » D'après les derniers calculs, la Nasa et l'ESA s'attendent à recevoir des données pendant « au moins une minute » et pensent que Cassini descendra jusqu'à environ 1.500 kilomètres au-dessus de cette surface de référence avant que le signal ne soit perdu.

À ce moment-là, la caméra ne fonctionnera plus, elle aura acquis ses dernières images quelques heures auparavant. Seuls le magnétomètre et les analyseurs de gaz, de plasma et de micro-météorites fonctionneront, pour mesurer « le champ magnétique de la planète » et renseigner sur « la composition des couches atmosphériques traversées ».

Après cette dernière émission de données, le pointage de l'antenne grand gain vers la Terre sera rapidement perdu. À cause de sa vitesse, 35 kilomètres par seconde, et du frottement de l'atmosphère sur la structure de l'engin spatial (pas du tout aérodynamique), « la sonde va très vite se déstabiliser puis finira par se désintégrer dans l'atmosphère ».

Lundi 14 août, la sonde Cassini va entamer une série de cinq orbites rapprochées, les dernières avant le grand plongeon final du 15 septembre qui la verra disparaître au cœur de Saturne. En s'approchant très près de la haute atmosphère et des nuages, elle va l'observer comme elle ne l'avait encore jamais fait. L'engin spatial, qui a quitté la Terre en 1997, utilise son carburant jusqu'à la dernière goutte pour travailler...

Le dernier chapitre du « Grand final », dernière phase de la longue mission Cassini-Huygens, débutée en avril, s'est ouvert durant le week-end du 12 août avec la première des cinq dernières orbites rapprochées autour de Saturne. Lundi 14 août, à 18 h 22 heure de Paris, la sonde de la Nasa, inscrite sur une trajectoire elliptique, passera à seulement 5.990 km du bord interne de l'anneau et survolera les plus hauts nuages de la géante gazeuse, à une hauteur comprise entre 1.630 et 1.710 km.

À cette faible distance, l'atmosphère est très ténue, mais présente. L'engin spatial devra allumer ses propulseurs pour maintenir sa route. Il lui reste encore un peu de propergol (de l'hydrazine), ce qui permet ces ultimes survols avant le plongeon final dans Saturne, le 15 septembre prochain.

La sonde Cassini va frôler Saturne avant son suicide.

Durant ce Grand final, troisième extension de la mission commencée autour de Saturne en 2004, Cassini poursuit ses observations. Pour les scientifiques, c'est un bonus : il n'était nullement certain, au lancement de la sonde en 1997, qu'elle travaille jusqu'en 2017. Elle est même en pleine possession de ses moyens. Le sous-système d'imagerie (ISS, pour Imaging Science Subsystem) va scruter dans l'anneau D de curieux « traits », comme ceux déjà observés et résultant de l'impact de petits astéroïdes.

La haute atmosphère sera l'objet d'attentions particulières. Le spectromètre infrarouge (CIRS, Composite Infrared Spectrometer) mesurera les températures et du gaz sera prélevé. Le spectromètre de masse INMS (Ion and Neutral Mass Spectrometer) l'analysera, comme il l'avait fait pour les panaches d’Encelade, tandis que, simultanément, le radar, en mode passif, observera l'atmosphère, notamment pour y repérer des concentrations d'ammoniac.

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Le plongeon dans Saturne de la sonde Cassini est dangereux pour le vaisseau spatial mais la décision a été mûrement réfléchie. Nicolas Altobelli, le responsable scientifique pour l'Agence spa...

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