Mission Cassini-Huygens ( Seconde 9 )

varient de 2,5 à 7 km, portant le nombre total de satellites saturniens à 60 (nombre connu au 15 juillet 2007). La sonde permit également de découvrir quelques nouveaux anneaux de Saturne et même autour de certains de ses satellites4.

Objectifs

Les objectifs principaux5,6 de la mission sont :

déterminer la structure en 3D des anneaux de Saturne et la dynamique de leur comportement ;

déterminer la composition de la surface des satellites et leur histoire géologique ;

déterminer la nature et l'origine de la matière sombre présente sur Japet ;

mesurer la structure en 3D et le comportement de la magnétosphère de Saturne ;

étudier la dynamique du comportement de l'atmosphère de Saturne au niveau de ses nuages ;

étudier le comportement météorologique de Titan ;

étudier la surface de Titan.

Origine du projet

L'origine du projet7 remonte à 1982, quand des scientifiques de la Fondation européenne de la science et de la National Academy of Sciences (États-Unis) eurent l'idée d'envoyer vers Saturne une mission comportant à la fois un orbiteur et un atterrisseur. En 1983, le projet fut soutenu par la NASA qui faisait les mêmes recommandations. De 1984 à 1985, la NASA et l'ESA menèrent des études conjointes sur le projet. L'ESA continuait seule les études sur le projet en 1986, alors qu'en 1987, l'astronaute Sally Ride défendait l'idée dans un rapport.

En 1988, Len Fisk, un administrateur de la NASA se ralliait à l'idée d'une mission commune entre la NASA et l'ESA. Il écrivit à son homologue de l'ESA, Roger Bonnet, en lui recommandant fortement de choisir la mission Cassini parmi les trois choix qui s'offraient à lui, en disant que la NASA s'engagerait dans le projet dès que l'ESA le ferait.

À cette époque, la NASA devenait sensible au sentiment grandissant au sein de l'ESA que la NASA ne considérait pas les Européens comme des égaux. Les officiels de la NASA et leurs conseillers décidèrent de s'impliquer dans la mission Cassini-Huygens pour corriger ce sentiment, prêts à partager les bénéfices scientifiques et technologiques de la mission. Cette initiative fut en partie influencée par la coopération de plus en plus étroite que les Européens entretenaient avec l'Union soviétique en matière spatiale, plus étroite que celle qu'ils entretenaient avec la NASA.

Ces considérations permirent non seulement d'améliorer la collaboration entre l'ESA et la NASA, mais aussi de défendre le projet auprès du Congrès américain et, à partir de 1994, il était sur les rails.

La sonde

Pesant 5 712 kg8 au lancement, soit le double de la sonde Galileo qui tourna autour de Jupiter (1995-2003), elle est composée de deux modules :

Cassini elle-même, destinée à l'exploration du système planétaire de Saturne ;

Huygens, un module destiné à pénétrer dans l'atmosphère de Titan, le plus gros satellite de Saturne, et à s'y poser en parachute.

Module Cassini

Article détaillé : Cassini (sonde spatiale).

Modèle 3D de la sonde Cassini-Huygens créé par le JPL.

La sonde Cassini9 a été réalisée par le JPL en collaboration avec l'ESA (pour le module de relais de Huygens : le PSE ou Probe Support Equipment) et l'ASI (pour l'antenne de communication à haut gain). La sonde a été nommée d'après l'astronome Giovanni Domenico Cassini, qui a étudié les anneaux de Saturne en détail et découvert certaines des principales lunes de la planète géante (Japet, Rhéa, Téthys et Dioné).

La sonde pénétrant dans le système saturnien en juin 2004, y commence son programme de 4 années par la visite de Phœbé le 11 juin 2004, soit 3 semaines avant sa satellisation autour de Saturne. Phœbé est la lune la plus distante de Saturne connue. L'insertion dans l'orbite saturnienne a eu lieu le 1er juillet 2004 par un ensemble de manœuvres l'amenant à traverser les anneaux de Saturne (entre les anneaux F et G) et à s'approcher à environ 18 000 km de Saturne (soit 0,3 fois le rayon de Saturne), ce qui ne se reproduira plus durant l'ensemble de la mission vu le risque couru. En effet, elle devait découvrir par la suite que le vide supposé entre ces deux anneaux est truffé de petit anneaux (annelets) diffus de particules fines.

La mission programmée sur exactement 4 ans (2004-2008) comprend 74 orbites autour de la planète géante, incluant 44 survols de Titan, ainsi que de nombreux survols des autres lunes de Saturne.

Module Huygens

Article détaillé : Huygens (sonde spatiale).

La sonde Huygens. Cette photo permet d'avoir une idée de sa taille

Cassini sert également au transport de Huygens10, un module d'exploration de 318 kilogrammes destiné à pénétrer dans l'atmosphère de Titan, la plus grosse lune de Saturne et, après Ganymède, la deuxième plus grosse lune du système solaire, dont la composition comprend des hydrocarbures et autres molécules à l'origine de la vie. Le module, réalisé par l'ESA, a été baptisé d'après l'astronome Christian Huygens, qui a découvert le satellite en 1655.

Isolant thermique multicouche de Huygens

Huygens est libéré par Cassini le 25 décembre 2004 pour un voyage de vingt-deux jours vers Titan. La sonde s'est posée, comme prévu, le 14 janvier 2005 à la surface de Titan et a transmis les premières photos. Ces premières photos révèlent une géologie active, comme sur Io faisant de Titan un satellite exceptionnel dans le système solaire. Les six instruments à bord de Huygens permettent de connaître les détails de la composition chimique de l'atmosphère, puis de la surface elle-même.

La sonde a continué d'émettre (à un débit d'environ 8 kbit/s) jusqu'à épuisement de ses batteries, même une fois que Cassini, servant de relais en direction de la Terre, fut hors de portée de réception (on put capter une part de ses émissions ultérieures directement sur Terre). La durée attendue de la mission était de l'ordre de deux heures à deux heures et demie, à partir de l'insertion dans l'atmosphère de Titan. Huygens est le premier objet réalisé par l'homme à se poser en douceur et intact sur un corps céleste du système solaire extérieur (au-delà de la ceinture d'astéroïdes, celle-ci se situant entre les orbites de Mars et de Jupiter).

Huygens est composé de deux modules, l'Entry Assembly (ENA) et