Descent imager/spectral radiometer

Vue d'artiste de la sonde Huygens sur Titan

Vue d'artiste de l'insertion de la sonde Cassini-Huygens dans l'orbite de Saturne

Le DISR (imageur et radiomètre spectral), seul instrument optique de la sonde spatiale Huygens, en est certainement l’un des plus sophistiqués. Il a la lourde tache de prendre les seules images précises de ce lointain système saturnien. Il est composé, de haut en bas: de photomètres ultra-violets, d'un appareil-photo solaire à quatre canaux, de spectromètres ordinaires et infrarouges, d'une lampe extérieure de 20 W, d'un capteur solaire et d'un système de formation image en relief composé lui-même de trois caméras.

Cet ensemble est chargé de prendre des images au cours de la descente mais aussi au sol. L'imageur prend donc des images mais également des mesures spectrales :cent mètres avant l'impact au sol, l'instrument acquiert les spectres de la matière émis depuis la surface.

Le système de formation d'images dispose de trois résolutions (haute, moyenne et basse). Les images de chacune des trois caméras sont combinées dans un « triplet. » À leur tour, les triplets sont combinés avec d'autres triplets pour créer des mosaïques, ou vues panoramiques, de la surface.

Avant d'être lancé, le système de formation d'images a été examiné dans « une tour de feu » dans les montagnes de Santa Catalina au nord de Tucson. Les mosaïques créées lors de ces essais ont donné aux chercheurs une bonne évaluation de la façon dont l'appareil-photo devrait fonctionner pendant la descente vers Titan et les a ensuite aidé à interpréter les images (pas toujours évidentes) émises par le DISR.

L'équipe gérant le DISR

• Martin G. Tomasko, chercheur responsable
• Bashar Rizk, co-investigateur
• Peter Smith, co-investigateur
• Lyn Doose, co-investigateur
• Andrew M. Eibl, analyste système
• Mike Bushroe, ingénieur cadre senior
• Laura Ellen Dafoe, ingénieur cadre
• Steffi Engel, scientifique associé
• Lisa McFarlane, scientifique associée
• Charles See, ingénieur cadre
• G. Mike Prout, coordonnateur administratif

Le DISR lors de la descente vers Titan

À environ 120 km d'altitude, Huygens largue son parachute principal (hypersonique) et déploie un petit parachute de 3 m de diamètre pour le reste de la descente. Les instruments continueront de prendre des données pour encore 2 heures et demi.

Le DISR émerge de l'épaisse couche de brume de Titan à 70 km au-dessus de la surface pour des vues dégagées vers le sol. La sonde frappe la couche la plus froide de l'atmosphère, la tropopause; à environ 45 km, la température est de 200°C.

Les trois caméras du DISR prennent plus de 750 images, ou plutôt 250 « images de triplets », alors que la sonde se déplace en spirales vers la surface du satellite. Ces images seront fusionnées (sous diverses résolutions) en 20 vues panoramiques de Titan et de son horizon.

À une altitude de 20 km, toutes les données du DISR sont de nouveau transmises à la navette spatiale Cassini (afin qu'elles ne soient pas perdues en cas d'impact trop brutal).

À 10 et 5 km, le DISR enregistre les spectres émis depuis la surface de Titan. L'équipe doit alors créer une carte spectrale pour étalonner les couleurs en fonction de la composition du milieu extérieur.

À 700 m au-dessus de la surface, une lampe de 20 watts alimentée par le DISR supplée à la trop faible lumière solaire filtrée par l'atmosphère méthanienne de Titan.

La sonde a assez de puissance dans ses batteries pour que les instruments continuent de prendre des données pendant plus de 30 minutes sur la surface de Titan. Pour Tomasko, l'impact de l'atterrissage revient à « lancer une bicyclette, en forte pente, contre un mur de brique… ». Cassini recevra encore les données au sol de Huygens pendant 10 minutes après qu'elle aura disparu au-delà de l'horizon de Titan.

Le premier ensemble de données a été transmis le vendredi 14 janvier 2005 à 20 h, heure d'Europe centrale.

Bashar Rizk a pu produire le premier panorama et même un film de la descente dans les premières heures du 15 janvier. Simultanément, Martin Tomasko et ses collègues analysent les données reçues sur les particules atmosphériques pour un premier rapport préliminaire sur l'atmosphère de Titan. Ces premiers résultats ont été donnés à une conférence de presse, à 10 h du matin le 15 janvier à l'ESOC (Darmstadt, Allemagne), lieu où sont regroupés les correspondants des médias.

La sonde Cassini-Huygens

Cassini transporte Huygens, qui lui même est composé de deux modules, l'Entry Assembly (ENA) et le Descent Module (DM). Le premier assure le transport du second depuis la séparation de Cassini jusqu'à Titan. Le Descent Module contient toute l'instrumentation scientifique ainsi les contrôles d'orientation de la sonde.

L'instrumentation de Huygens située dans le Descent Module - concentré technologique de 318 kilogrammes - comprend 6 instruments scientifiques hautement performants.

Durant les deux heures et quelques de la descente vers Titan, la plus grosse lune de Saturne, ils ont étudié à la fois l'atmosphère de Titan et la nature de sa surface.

Notes

• Pourquoi Titan ? Aussi grosse que Pluton, c'est aussi la seule lune du système solaire qui possède une atmosphère. Elle peut donc « tracer la route » vers les exoplanètes.
• Les 5 autres instruments embarqués à bord de Huygens sont :
  1. Le Huygens Atmospheric Structure Instrument (instrument d'étude de la structure atmosphérique, HASI) doit mesurer les propriétés physiques (températures, pressions...) et électriques (détection de la présence d'éclairs) de l'atmosphère. Équipé d'un microphone, il enregistrera le bruit du vent, de la pluie, du tonnerre, etc., le risque existant que la sonde soit frappée par la foudre! Son responsable principal en est Marcello Fulchignoni, de l'Université de Paris/Observatoire de Paris;
  2. Le Doppler Wind Experiment (DWE)". Son responsable principal en est Michael K Bird, de l'Université de Bonn, en Allemagne;
  3. L'Aerosol Collector and Pyrolyser (ACP)". Son responsable principal en est Guy M. Israel, du Service d'Aéronomie, Centre national de la recherche scientifique (CNRS) à Verrieres-le-Buisson, France;
  4. Le Gas Chromatograph and Mass Spectrometer (GCMS). Son responsable principal en est Hasso B Niemann, du 's Goddard Spaceflight Center, de la NASA, Greenbelt, Maryland, États-Unis;
  5. Le Surface Science Package (SSP). Son responsable principal en est John Zarnecki de l'Université libre de Milton Keynes, UK.
  6. Mais il y a aussi un septième instrument beaucoup plus simple : la sonde a également embarqué un simple magnétophone sur lequel sont enregistrées quatre créations musicales nommées Music2titan. Composées par deux musiciens français assez peu connus du grand public, Julien Civange et Louis Haéri, elles ont été commandées par l'ESA afin de «laisser une trace de notre humanité dans l'inconnu». «Lalala», «Bald James Deans», «Hot Time» et «No love» illustrent chacune une étape différente de la mission à la manière d'une bande-son. Ces morceaux peuvent être écoutés sur Internet.
• Une autre note «plus légère» : dans quatre milliards d'années, lorsque le Soleil enflera démesurément avant d'exploser et d'engloutir la Terre, il devrait faire bon vivre (pendant un bref moment) sur Titan, s'amusent les planétologues de l'Agence spatiale européenne. D'ici là, ils rêvent d'y envoyer des ballons, des montgolfières, des robots mobiles... afin de comprendre ce monde extraterrestre dont on ne vient d'explorer qu'une infime partie.
• Le méthane est un hydrocarbure incolore, inodore et explosif lorsqu'il entre en contact avec l'oxygène. Le méthane (formule chimique CH₄, le principal composant du grisou dans les mines de charbon), se trouve partout sur Titan, et même sous forme de lacs, de rivières, et de mers, au point que la chaleur dégagée par la sonde lors de l'impact a provoqué un notable dégagement de méthane gazeux. Il ne pleuvait pas lorsque Huygens s'est posé, mais l'ESA n'exclut pas que des averses de méthane soient fréquentes. Simplement, l'aridité du sol absorberait rapidement ces précipitations, à la manière des déserts terrestres.
• Une vie à base de méthane et non plus d'eau est-elle concevable sinon possible? C'est l'une des grandes questions posées par cette mission. Avec Cassini, c'est donc toute notre conception des exoplanètes (et donc du monde) qui est à revoir.

• La mission Cassini-Huygens est un projet mené en coopération par la NASA, l'Agence spatiale européenne et l'Agence spatiale italienne. Elle est gérée par le JPL de l'Institut de technologie de Californie à Pasadena, pour le compte du Bureau des sciences spatiales de la NASA.

Références

• (en) Site de Cassini-Huygens
• (en) Cassini-Huygens à l'Agence spatiale européenne
• (en) ciclops.org
• (en) www.lpl.arizona.edu

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