Deep Space 1

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Deep Space 1

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Vue d'artiste de la sonde Deep Space 1

Caractéristiques
Organisation NASA
Domaine Technologie, Étude d'objets célestes mineurs
Type de mission Survol
Statut Mission achevée
Masse 486,32 kg dont 113 kg d'ergols
Lancement 24 novembre 1998
Lanceur Delta II 7326
Fin de mission 18 décembre 2001
Propulsion Ionique
Delta-V ?
Source énergie Panneaux solaires
Puissance électrique 2 5 kW à ua
Programme New Millennium
Index NSSDC 1998-061A
Site http://nmp.jpl.nasa.gov/ds1/
Principaux instruments
MICAS Caméras Spectromètre
PEPE Spectromètre à ions et électrons
IPS/IDS Système de controle du moteur ionique
La sonde Deep Space 1

Deep Space 1 est la première sonde spatiale du Programme New Millennium de la NASA, dont l'objectif principal est de tester douze nouvelles technologies, dont un moteur ionique, permettant la diminution des coûts et des risques des missions ultérieures. Elle a été lancée le 24 octobre 1998 du centre de tir de Cap Canaveral (Floride) par une fusée Delta II.

Deep Space 1 a accompli sa mission avec un grand succès, atteignant même ses objectifs secondaires : le survol des environs de l'astéroïde (9969) Braille et de la comète Borrelly, ainsi que la collecte de données scientifiques et de photographies de ces astres. La mission s'est terminée le 18 décembre 2001.

Contexte : le lancement du projet[modifier | modifier le code]

Article principal : Programme New Millennium.

Deep Space 1 est la première sonde spatiale du Programme New Millennium de la NASA destiné à valider dans l'espace à l'aide de satellites expérimentaux l'utilisation de nouvelles technologies avant leur déploiement sur des missions. Le programme est lancé en 1995 et sa gestion est confiée au centre Jet Propulsion Laboratory de la NASA.

Objectifs[modifier | modifier le code]

L'objectif de Deep Space 1 est de valider dix nouvelles technologies spatiales dont l'utilisation de la propulsion ionique[1] :

  • un moteur ionique alimenté électriquement avec les panneaux solaires ;
  • Autonav : un système de navigation autonome qui réduit le nombre d'interventions depuis le sol ;
  • Remote agent : programme qui permet à la sonde de diagnostiquer ses erreurs et de se réparer par elle-même en cas de dysfonctionnement ;
  • SDST (Small, Deep-Space Transponder) : un transpondeur miniaturisé fonctionnant en bande Ka;
  • MICAS (Miniature Integrated Camera And Spectrometer) : deux imageurs fonctionnant respectivement dans l'infrarouge et en lumière visible associés chacun à un spectromètre. L'ensemble de ces instruments sont miniaturisés et ont une masse totale de 12 kg. MICAS est un instrument destiné à étudier la composition chimique, la géomorphologie, la taille, la vitesse de rotation et l'atmosphère de sa cible[2] ;
  • PEPE (Plasma Experiment for Planetary Exploration) : un spectromètre à ions et électrons destinés à mesurer le vent solaire[3] ;
  • SCARLET (Solar Concentrator Array of Refractive Linear Element Technologies) : des panneaux solaires expérimentaux utilisant des cellules photovolatïques de type GaInP2/GaAs/Ge recouverts de lentilles cylindriques ayant pour rôle à la fois de concentrer la lumière et de protéger les cellules;
  • Beacon Monitor : un système permettant à la sonde d'envoyer des informations concernant son état et de prévenir la Terre en cas de problème.
  • IPS/IDS (Ion Propulsion System Diagnostic Subsystem) est un ensemble d'instruments destinés à analyser l'impact de la propulsion ionique sur son environnement immédiat. Il comprend 12 capteurs dont deux magnétomètres et un instrument de mesure des ondes plasma.

Le déroulement de la mission[modifier | modifier le code]

La sonde spatiale est lancée le 24 octobre 1998 depuis la base de lancement de Cap Canaveral (Floride) par une fusée Delta II 7326-9. Un mois après son lancement, son moteur ionique est mis en marche et reste en fonctionnement durant 14 jours en fournissant une impulsion spécifique de 3100 secondes, soit près de 10 fois celle d'un moteur utilisant des ergols chimiques conventionnels. Le 29 juillet 1999, la sonde spatiale effectue un survol programmé de l'astéroïde (9969) Braille à une distance de 26 km et à une vitesse de 15,5 km/s. La mission de Deep Space 1 est prolongée au delà de la durée de sa mission primaire qui s'achève le 18 septembre 1999. L'objectif de la mission étendue est de réaliser un survol de la comète Wilson-Harrington en janvier 2001 puis de la comète Borrelly. Mais le viseur d'étoiles tombe en panne le 11 novembre 1999 et les responsables de la mission décident d'abandonner le premier survol et tenter d'effectuer le deuxième survol sans disposer du senseur. Fin 1999, le moteur ionique a consommé 22 kg de xénon en fournissant un delta-v de 1300 m/s. Durant son transit vers Borrelly, la sonde bat le record de la plus longue durée d'utilisation d'une propulsion dans l'espace. Le 17 août, le moteur a fonctionné de manière continue durant 162 jours sur une période de 8 mois. Deep Space 1 traverse la queue de la comète Borrelly le 22 septembre 2001 à une vitesse de 16,5 km/s et parvient à réaliser des photos et à obtenir des spectres électromagnétiques dans l'infrarouge du noyau. La mission de la sonde spatiale s'achève le 22 septembre 2001[4].

Les caractéristiques techniques de Deep Space 1[modifier | modifier le code]

Le moteur ionique de Deep Space 1

La sonde Deep Space 1 comporte une plateforme de forme octogonale en aluminium de 1,1 × 1,1 × 1,5 m. Les dimensions de la sonde spatiale avec les instruments et les antennes atteignent 2,5 × 2,1 × 1,7 m. La masse au lancement est de 486,3 kg dont 31,1 kg d'hydrazine utilisé par les moteurs contrôlant l'orientation et 81,5 kg de xénon utilisé par le moteur ionique qui assure la propulsion principale. Deep Space 1 dispose de deux ailes composées chacune de 4 panneaux solaires recouverts de cellules photovoltaïques expérimentales (expérience SCARLETT II). Chaque panneau solaire a une superficie de 160 cm × 113 cm et l'envergure totale une fois les panneaux solaires déployés est de 11,75 mètres. Les panneaux fournissent 2500 Watts à ua au début de la mission. Pour les communications avec la Terre la sonde spatiale dispose de une antenne grand gain, trois antennes faible gain et une antenne en bande Ka toutes montées sur la partie supérieure de la sonde et une antenne bas gain montée à la base[1].

La propulsion principale est prise en charge par un moteur ionique baptisé NSTAR (NASA Solar Electric Propulsion (Technology Applications Readiness) monté sur la partie inférieure de la plateforme de la sonde. L'engin d'un diamètre de 30 cm comporte une chambre d'ionisation dans laquelle le xénon est injecté. Des électrons émis par une cathode ionisent le xénon en arrachant les électrons de ses atomes et en les transformant en ions avec une charge positive. Les ions sont accélérés par une grille portée à 1280 Volts à une vitesse de 31,5 km/s et sont éjectés dans l'espace en fournissant une poussée de 0,02 Newtons avec une consommation électrique de 500 Watts[1].

Résultats[modifier | modifier le code]

L'ensemble de la mission a coûté 160 millions $ dont 10 millions $ pour les coûts d'opération durant l'extension de la mission après septembre 1999. Ce coût inclut le développement de certains des nouveaux équipements testés. Les résultats obtenus sont remarquables compte tenu de la modicité du coût de la mission et du cycle de développement très court (39 mois entre le début de la conception et le lancement). Malgré de nombreux problèmes rencontrés au cours de la mission, la sonde spatiale a atteint tous ses objectifs en validant l'ensemble des nouvelles technologies embarquées. Deep Space 1 a de plus collecté des informations scientifiques d'une qualité inégalée sur les comètes lors du survol de Borrelly. Les technologies validées grâce à Deep Space 1 ont trouvé des applications pratiques sur de nombreuses missions postérieures[5] :

  • Les moteurs ioniques constituent la clé de voûte de la mission Dawn lancée en 2006. Grâce à ceux-ci, la sonde spatiale dispose, malgré une taille réduite, d'une capacité d'accélération (différentiel de vitesse) de 10 km/s qui doit lui permettre de se placer en orbite autour des deux principaux corps célestes de la ceinture des astéroïdes, Cérès et Vesta. La propulsion ionique a rendu la mission possible en réduisant fortement son coût.
  • La sonde Deep Impact a utilisé le système de navigation Autonav mis au point par Deep Space 1 pour calculer de manière automatique les manœuvres à effectuer pour son rendez-vous avec la comète Tempel 1 et pour larguer son impacteur de manière précise sur ce petit corps céleste.
  • La validation du recours à la bande Ka pour la télémétrie et les mesures Doppler a entrainé l'utilisation systématique de cette bande par les sondes spatiales à commencer par Mars Odyssey lancée en 2001.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a, b et c (en)« Deep Space 1 », sur National Space Science Data Center (NDDSC), NASA (consulté le 10 novembre 2012)
  2. (en)« Miniature Integrated Camera Spectrometer (MICAS) », sur National Space Science Data Center (NDDSC), NASA (consulté le 10 novembre 2012)
  3. (en)« Plasma Experiment for Planetary Exploration (PEPE) », sur National Space Science Data Center (NDDSC), NASA (consulté le 10 novembre 2012)
  4. (en)« Deep Space 1 », NASA (consulté le 10 novembre 2012)
  5. (en)Marc D. Rayman (NASA/JPL), « THE SUCCESSFUL CONCLUSION OF THE DEEP SPACE 1 MISSION: IMPORTANT RESULTS WITHOUT A FLASHY TITLE », NASA/JPL,‎ 2003

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • (en) Paolo Ulivi et David M Harland, Robotic Exploration of the Solar System Part 3 Wows and Woes 1997-2003, Springer Praxis,‎ 2012 (ISBN 978-0-387-09627-8)
    Description détaillée des missions (contexte, objectifs, description technique, déroulement, résultats) des sondes spatiales lancées entre 1997 et 2003.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

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