NEAR Shoemaker
NEAR Shoemaker
Vue d'artiste de NEAR Shoemaker
| Organisation | NASA |
|---|---|
| Domaine | Étude d'astéroïde |
| Type de mission | Orbiteur |
| Statut | mission achevée |
| Masse | 487,02 kg[1] |
| Lancement | 17 février 1996 |
| Lanceur | Delta II |
| Fin de mission | 28 février 2001[1] |
| Autres noms | Near Earth Asteroid Rendezvous |
| Index NSSDC | 1996-008A |
|---|---|
| Site | http://near.jhuapl.edu/ |
NEAR Shoemaker (Near Earth Asteroid Rendezvous - Shoemaker) est une sonde spatiale lancée le 17 février 1996 par l'agence spatiale américaine de la NASA dans le but d'étudier l'un des plus gros astéroïdes géocroiseurs : 433 Éros. La sonde de 800 kg dont 56 kg d'instrumentation avait pour objectif de déterminer les principales caractéristiques de l'astéroïde dont notamment la masse et sa distribution interne, la composition minéralogique, le champ magnétique et la composition du régolithe et les interactions avec le vent solaire. La sonde s'est mise en orbite le 14 février 2000 et a mené une campagne d'étude d'environ un an. Celle-ci s'est achevée par l'atterrissage de la sonde sur le sol de l'astéroïde le 12 février 2001, pour lequel NEAR Shoemaker n'avait pas été conçue. La sonde a survécu et a pu transmettre des données scientifiques jusqu'au 28 février 2001. NEAR Shoemaker est la première sonde du programme Discovery rassemblant des missions interplanétaires à coût et durée de développement limités.
Sommaire |
Contexte[modifier]
NEAR Shoemaker est la première sonde du programme Discovery qui rassemble des missions interplanétaires de petite taille dont le coût est inférieur à 150 millions de dollars et la durée de développement est inférieure à 3 ans. Le laboratoire de physique appliquée de l’Université Johns-Hopkins est retenu pour la construction de la sonde spatiale. La sonde a été baptisée en l'honneur de Eugene M. Shoemaker spécialiste des astéroïdes qui a le premier démontré l'origine externe des cratères d'impact situé sur Terre et sur la Lune.
L'astéroïde Eros[modifier]
433 Eros est un astéroïdes géocroiseurs de la sous-famille Amor qui se caractérisent par une orbite frôlant l'orbite terrestre en passant à l'extérieur de celle-ci. Cet astéroïde de type S a une forme allongée et ses dimensions sont de 13 x 13 x 33 km. Il orbite autour du Soleil avec une périodicité d'environ un an. L'astéroïde Eros est retenu comme cible car il est à la fois proche de la Terre et de grande taille[2].
Objectifs[modifier]
La sonde a pour objectif d'étudier l'astéroïde Eros en restant en orbite à faible distance sur une période d'un an. L'objectif principal est de déterminer les principales caractéristiques de l'astéroïde dont la masse et la distribution interne, la composition minéralogique, la morphologie, le champ magnétique. Les objectifs secondaires comprennent l'étude des propriétés du régolithe, les interactions avec le vent solaire, la détection d'indices reflétant une activité interne tels que l'émission de gaz ou de poussière et les variations de la vitesse de rotation de l'astéroïde sur lui-même[1].
Caractéristiques de la sonde[modifier]
NEAR Shoemaker a la forme d'un prisme octogonal de 1,7 mètres de côté. Sur son sommet sont fixés quatre panneaux solaires couverts de cellules à l'arséniure de gallium ainsi qu'une antenne parabolique grand gain fixe de 1,5 mètres diamètre. Un magnétomètre est monté sur la source de l'antenne tandis qu'un détecteur de rayonnement X d'origine solaire est monté sur la même face. Les autres instruments sont montés sur la face opposée. La majorité de l'électronique ainsi que le système de propulsion sont situés à l'intérieur du corps de la sonde[1].
La sonde est stabilisée 3 axes. Elle dispose d'une propulsion principale assurée par un moteur-fusée à ergols liquides de 450 Newtons de poussée brulant un mélange d'hydrazine et de peroxyde d'azote. Quatre propulseurs de 21 N. et sept propulseurs de 3,5 N. de poussée brulant tous uniquement de l'hydrazine sont utilisés pour le contrôle d'attitude conjointement avec quatre roues de réaction. L'ensemble du système propulsif peut fournir un delta-V de 1450 m/s. La sonde transporte 209 kg d'hydrazine dans trois réservoirs et 109 kg de peroxyde d'azote dans deux réservoirs[1].
Les quatre panneaux solaires de 1,8x1,2 mètres de côté fournissent 400 Watts à 2,2 U.A. et 1800 Watts à 1 UA. L'énergie est stockée dans une accumulateur nickel-cadmium d'une capacité de 9 A-h. L'orientation de la sonde est déterminée grâce à 5 senseurs solaires, une centrale à inertie et un viseur d'étoiles. Le contrôle de l'orientation est précis à 0,1° près et les mouvements de rotation sont inférieurs à 50 microradians par seconde. Le calculateur de bord est redondant. Il utilise deux mémoires de masse pour stocker les données d'une capacité de 1,1 et 0,67 gigabits[1].
La sonde transporte cinq instruments scientifiques représentant une masse de 56 kg :
- Le magnétomètre (MAG) doit détecter si l'astéroïde a un champ magnétique[3]
- Le spectromètre rayons gamma/rayons X XRS-GRS (X-ray/Gamma-ray Spectrometer), qui comporte deux capteurs, mesure la présence d'éléments chimiques clés tels que le silicium, le magnésium, l'uranium, le thorium et le potassium[4]
- L'altimètre laser NLR (NEAR Laser Rangefinder) mesure de manière très précise la forme de Eros[5]
- Le spectromètre fonctionnant dans le proche infrarouge NIS (Near-Infrared Spectrometer) fournit la composition minéralogique de la surface d'Eros en mesurant le spectre de la lumière réfléchie par le sol[6]
- La caméra multi spectrale MSI (Multispectral Imager) équipée d'un téléobjectif de 168 mm et d'une série de 7 filtres couvrant le spectre de la lumière visible au proche infrarouge. Le champ optique est de 2,25x2,29° et le CCD a une résolution utilisable de 224x550 pixels. MSI doit cartographier Eros et restituer sa topographie[7].
Déroulement de la mission[modifier]
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NEAR Shoemaker est lancé le 27 février 1996 par une fusée Delta II de type 7925-8 puis se place en hibernation durant la première partie du transit vers l'astéroïde Eros. La sonde est réactivée lorsqu'elle croise le 27 juin 1997 à une distance de 1 200 km et une vitesse relative de 9,93 km/s l'astéroïde (253) Mathilde de 61 km de diamètre, dont elle prend plus de 500 clichés couvrant 60 % de la surface de ce corps. Le 3 juillet 1997 NEAR effectue une première correction important de sa trajectoire en utilisant son propulseur principal en deux temps. Sa vitesse est diminuée de 279 m/s et son périgée est abaissé de 0,99 UA à 0,95 UA. Le 23 janvier 1998 NEAR réalise une manœuvre d'assistance gravitationnelle en survolant la Terre à une altitude de 540 km : l'inclinaison de son orbite est relevée de 0,5 à 10,2° tandis que son apogée passe de 2,17 à 1,77 UA ce qui place la sonde sur une orbite convergeant avec celle d'Eros. Parvenue à destination le 10 janvier 1999 NEAR Shoemaker tente de se mettre en orbite autour de l'astéroïde Éros mais la manœuvre échoue à la suite de la défaillance du logiciel chargé du contrôle d'attitude et d'une perte momentanée du contact avec la sonde durant laquelle une grande partie du carburant prévu pour cette opération est consommée. La sonde spatiale NEAR doit effectuer une révolution complète autour du Soleil avant de refaire une tentative : le 14 février 2000 la sonde parvient à se placer autour de l'astéroïde à une altitude initiale de 200 km[1].
Durant environ un an la sonde mène une campagne d'observation depuis l'orbite en modifiant l'altitude de celle-ci : le 30 avril l'altitude est abaissé à 50 km puis la sonde est placée sur une orbite circulaire rétrograde de 35 km le 14 juillet 2000. Entre avril et octobre 2000, la sonde réalise une cartographie complète de la surface d'Éros. En juin 2000 le spectromètre infrarouge NIS tombe en panne alors que l'instrument a passé en revue 70 % de la surface. Le 12 février 2001, après avoir rempli ses objectifs, la sonde se pose près de l'étranglement situé entre les deux extrémités de l'astéroïde à la vitesse de 1,5 mètres par seconde. Elle parvient à transmettre durant sa descente 69 photos détaillées de la surface et après son atterrissage des données recueillies par ses instruments durant deux semaines. Sa dernière transmission radio a lieu le 28 février 2001[1].
Résultats de la mission[modifier]
NEAR Shoemaker est la première sonde à avoir recueilli des données détaillées sur un astéroïde, à s'être placé en orbite autour de ce type de corps malgré l'hétérogénéité du champ gravitationnel et à avoir réussi un atterrissage. La sonde a notamment permis d'établir la première carte (d'une précision de 3 mètres) de la surface d'un astéroïde. Sur Eros la matière est répartie de manière homogène, ce qui n'est pas le cas sur d'autres astéroïdes comme Mathilde qui ont subi un processus de différenciation . La mesure du champ gravitationnel de l'astéroïde a permis une estimation précise de sa masse (7x1015 kg) et donc de sa densité : 2,7, valeur assez proche de celle de la croûte terrestre. Le nombre de cratères à la surface a permis d'estimer l'âge de l'astéroïde à environ un milliard d'années. Les observations effectuées sur la surface d'Éros ont également suscité plusieurs questions scientifiques : par exemple, le nombre de cratères ne semble pas obéir aux mêmes lois qu'ailleurs : en général, les cratères sont d'autant plus nombreux qu'ils sont de petite taille, or sur Eros, on compte beaucoup de cratères dont la taille est comprise entre 200 m et 1 km, et très peu dont la taille n'excède pas 20 m. Enfin, la sonde a permis, grâce à un spectromètre à rayons X, de connaître précisément la composition de la surface d'Éros : celle-ci est constituée principalement de pyroxène, d'olivine et de silicium. Aucun champ magnétique n'a été détecté.
Le coût total de la mission s'est élevé à 220,5 millions $ dont 43,5 pour le lanceur et 60,8 pour les opérations en vol[1].
Galerie[modifier]
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Near sous la coiffe du lanceur.
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Lancement de Near
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Image en fausses couleurs de la surface d'Eros prise depuis une altitude de 50 km.
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Eros photographié dans différentes positions.
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Photo de régolithe prise d'une altitude de 250 mètres. La partie photographiée a 12 mètres de large.
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Astéroïde Eros survolé par la sonde Near, le 19 septembre 2000.
Notes et références[modifier]
Notes[modifier]
Références[modifier]
- (en) NEAR Shoemaker, NASA. Consulté le 14 septembre 2010
- (en) NEAR - Frequently asked question. Consulté le 14 septembre 2010.
- (en) [http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/experimentDisplay.do?id=1996-008A-03 NEAR Magnetometer (MAG)], sur NSSDC Master Catalog, NASA. Consulté le 30 novembre 2011
- (en) NEAR X-ray/Gamma-ray Spectrometer (XRS-GRS), sur NSSDC Master Catalog, NASA. Consulté le 30 novembre 2011
- (en) NEAR Laser Rangefinder (NLR), sur NSSDC Master Catalog, NASA. Consulté le 30 novembre 2011
- (en) [http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/experimentDisplay.do?id=1996-008A-06 NEAR Near-Infrared Spectrometer (NIS)], sur NSSDC Master Catalog, NASA. Consulté le 30 novembre 2011
- (en) [http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/experimentDisplay.do?id=1996-008A-01 NEAR Multispectral Imager (MSI)], sur NSSDC Master Catalog, NASA. Consulté le 30 novembre 2011
Bibliographie[modifier]
- (en) Paolo Ulivi et David M Harland, Robotic Exploration of the Solar System Part 2 Hiatus and Renewal 1983-1996, Springer Praxis, 2009 (ISBN 978-0-387-78904-0).
Description détaillée des missions (contexte, objectifs, description technique, déroulement, résultats) des sondes spatiales lancées entre 1983 et 1996.
Voir aussi[modifier]
Articles connexes[modifier]
- Éros
- Astéroïde
- Hayabusa Mission japonaise de retour d'échantillon d'un astéroïde (2003)
- OSIRIS-REx Future mission de retour d'échantillon d'un astéroïde (2016)
Liens externes[modifier]
- (en) Portail NASA JPL dédié à NEAR Shoemaker
- (en) Site dédié du constructeur de la sonde (APL)
- (en) La fiche sur NEAR dans le catalogue NSSDC de la NASA
