New Horizons

Pour les articles homonymes, voir Horizon.

New Horizons

Vue d'artiste

Caractéristiques

Organisation	NASA
Domaine	Étude Pluton,ceinture de Kuiper
Statut	en transit
Masse	478 kg
Lancement	19 janvier 2006
Lanceur	Atlas 5 551
Autres noms	New Horizons Pluto Kuiper Belt Flyby

Informations générales

Index NSSDC	2006-001A

Principaux instruments

Alice	Spectromètre ultraviolet
Ralph/LEISA	Spectromètre imageur infrarouge
Ralph/MVIC	Imageur couleur
LORRI	Imageur haute résolution
PEPSSI	Détecteur particules énergétiques
REX	Science radio

New Horizons (« nouveaux horizons » en français) est une sonde spatiale de la NASA chargée d'étudier la planète naine Pluton et son satellite Charon qu'elle doit survoler en 2015. Il est prévu qu'elle soit ensuite dirigée vers d'autres petits corps célestes de la ceinture de Kuiper dont Pluton et Charon font partie.

New Horizons est la première mission spatiale qui explore cette région du Système solaire. Du fait de leur éloignement on dispose de très peu d'informations sur ces corps célestes qui sont à peine visibles avec les meilleurs télescopes. Or les caractéristiques des objets de la ceinture de Kuiper sont susceptibles de fournir des informations importantes sur le processus de formation du Système solaire. Pluton et Charon forment un système de planète double qui sera étudié pour la première fois.

New Horizons a été développé pour fonctionner dans cette région très éloignée de la Terre et du Soleil. La conception de la sonde et de la mission prennent ainsi en compte la faiblesse de l'ensoleillement qui impose le recours à un générateur thermoélectrique à radioisotope et à une isolation thermique renforcée, le débit limité des télécommunications (1 ko/s) et la durée du transit vers son objectif (9 ans) qui nécessite une grande fiabilité des composants critiques. Les sept instruments scientifiques embarqués comprennent une caméra fonctionnant en lumière visible et en infrarouge, un spectromètre imageur ultraviolet, une caméra dotée d'un fort téléobjectif, deux spectromètres destinés à mesurer les particules, une expérience d'occultation radio et un compteur de poussières. Ceux-ci doivent permettre de caractériser la géologie, les structures en surface, la composition du sol et sa température, la structure et la composition de l'atmosphère des corps célestes survolés.

La sonde est lancée le jeudi 19 janvier 2006 par une fusée de forte puissance Atlas V 550. Le 28 février 2007, elle effectue un survol de Jupiter qui lui a permis de gagner 4 km/s grâce à l'assistance gravitationnelle. Le survol de Jupiter permet de faire des observations scientifiques intéressantes sur l'atmosphère de la planète et son champ magnétique. Elle entame alors le transit vers Pluton, durant lequel elle est mise en sommeil. Elle doit atteindre Pluton le 14 juillet 2015 puis se diriger vers d'autres petits corps de la ceinture de Kuiper qui lui seront désignés en cours de mission. New Horizons est la première mission du programme New Frontiers de la NASA dont l'objectif est d'effectuer une exploration scientifique fouillée des planètes du Système solaire avec des sondes spatiales d'un coût inférieur à 700 millions de dollars, c'est-à-dire plus cher que les sondes du programme Discovery mais moins cher que les missions phares du programme Flagship (comme par exemple Mars Science Laboratory).

Contexte

Pluton (vue d'artiste)

Pluton comparée à la Terre et la Lune

Huit des plus grands objets transneptuniens

Pluton et la Ceinture de Kuiper

Articles détaillés : Pluton (planète naine) et Ceinture de Kuiper.

Les tentatives d'exploration précédentes

New Horizons est la première sonde qui a pour objectif l'étude et le survol de Pluton. En raison de son éloignement, Pluton est une destination à risque, raison pour laquelle les projets d'étude de cette planète naine ont été annulés les uns après les autres, comme le programme Planetary Grand Tour qui prévoyait l'envoi de quatre sondes, dont deux en direction de Jupiter, Saturne et Pluton. Mais à la suite des contraintes budgétaires de la NASA, cette dernière a été dans l'obligation de revoir sa copie et de n'envoyer que deux sondes : Voyager 1 et 2. La mission Pluton a dû être abandonnée car le Jet Propulsion Laboratory (JPL) ne pouvait diriger, pour des raisons de configuration planétaire, une sonde à la fois vers Uranus, Neptune et Pluton.

Une autre mission américaine d'exploration de Pluton et de la ceinture de Kuiper nommée Pluto Kuiper Express prévue pour 2004 est annulée en 2001, à la suite des dépassements de budget des satellites James Webb Space Telescope et Gravity Probe B. Finalement le projet New Horizons est lancé par la NASA qui a été sensibilisée par la communauté scientifique. Le National Research Council (NRC) a en effet fait de Pluton et de la ceinture de Kuiper un objectif principal de l'exploration du Système solaire. Le coût de la mission est estimé à 700 millions de dollars US.

Lancement du projet

Les premiers travaux sur la mission New Horizons débutent fin 2000 peu après l'abandon du programme Pluto Kuiper Express. Une équipe du laboratoire de physique de l'université Johns Hopkins affectée jusque-là au développement de la mission NEAR en cours de finalisation, est chargée de définir un plan de mise en œuvre réaliste ainsi que d'esquisser la conception de la mission. L'équipe est formée dans l'espoir que les nombreuses études menées jusque-là pour l'exploration de Pluton déboucheront sur un projet concret. Sous la pression de la communauté scientifique, la NASA lance un appel d'offre (AO) en janvier 2001 pour la réalisation de la mission Pluto-Ceinture de Kuiper (PBK). Il s'agit de la première mission du programme New Horizons que la NASA vient de créer et qui est dédiée aux programmes d'exploration du système solaire de cout intermédiaire. Le projet de l'équipe de l'université Johns Hopkins opposé à des propositions de plusieurs autres équipes est sélectionné par la NASA le 19 novembre 2001.

Objectifs scientifiques

La mission de New Horizons a trois objectifs principaux :

• Obtenir une description globale de la géologie et de la morphologie de Pluton et de Charon
• Déterminer la composition de la surface de Pluton et Charon
• Déterminer les caractéristiques de l'atmosphère neutre de Pluton et son taux d'échappement

Les objectifs secondaires sont les suivants :

• Étudier la variation dans le temps de la surface et de l'atmosphère de Pluton
• Réaliser des prises de vue en relief de Pluton et Charon
• Cartographier le terminateur de Pluton et Charon avec une résolution élevée
• Définir avec une résolution élevée les caractéristiques des terrains de zones choisies de la surface de Pluton et Charon
• Étudier les caractéristiques de l'ionosphère de Pluton et ses interactions avec le vent solaire
• Rechercher les molécules présentes dans l'atmosphère neutre de Pluton
• Rechercher la présence d'une atmosphère autour de Pluton
• Déterminer la température à la surface de Pluton et Charon

Choix d'architecture de la mission

Pluton circule sur une orbite de 248 ans avec une forte excentricité. Sa distance au Soleil oscille entre 29,7 Unités Astronomiques et 49,4 U.A. et l'inclinaison de son plan orbital par rapport à l'écliptique de 17° est beaucoup plus importante que celle des autres planètes. La planète naine est passée au plus près du Soleil en 1989 et s'en éloigne depuis. Les scientifiques estiment que vers 2020 l'atmosphère de la planète, du fait de son éloignement progressif du Soleil et de son inclinaison, se condensera sur le sol. Le survol de Pluton doit donc impérativement avoir lieu avant cette date.

L'envoi d'une mission jusqu'à Pluton nécessite plus d'énergie qu'un lancement vers toute autre planète du système solaire. Pluton est située aux franges du système solaire et pour que New Horizons puisse l'atteindre il est nécessaire de lui imprimer une vitesse qu'aucun lanceur existant ne peut fournir. Les concepteurs de la mission ont donc du opter pour une trajectoire indirecte ayant recours à la technique de l'assistance gravitationnelle. Cette dernière permet à une sonde spatiale d'accroitre sa vitesse tout en changeant sa direction grâce au survol à basse altitude d'une planète effectué dans des conditions très précises. Plusieurs scénarios ont été étudiés : simple survol de Jupiter (trajectoire JGA), survol de la Terre puis de Jupiter, deux survols de Vénus suivi du survol de la Terre et de Jupiter. Les trajectoires comportant des survols multiples permettent de diminuer la puissance du lanceur nécessaire et donc le cout de la mission mais présentent l'inconvénient d'allonger la durée du transit vers Pluton. Pour qu'une manœuvre d'assistance gravitationnelle puisse se réaliser, il est nécessaire que la planète survolée soit située à des emplacements bien précis. Pour la trajectoire JGA, la configuration adéquate se reproduit tous les 13 mois. Pour la mission deux opportunités de lancement sont envisagées : décembre 2004 caractérisée par une assistance de Jupiter particulièrement efficace (vitesse acquise) et janvier 2006 .

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Caractéristiques techniques de la sonde

La sonde New Horizons au Centre spatial Kennedy peu avant son lancement Les protections thermiques dorées ne sont pas encore posées (25 septembre 2005).

Les contraintes de la mission de New Horizons

Pluton se situe au plus près à 28 unités astronomiques du Soleil et l'énergie solaire reçue à cette distance est le millième de celle reçue en orbite terrestre. Le recours à un générateur thermoélectrique à radioisotope, qui utilise la chaleur produite par la désintégration radioactive de pastilles de dioxyde de plutonium 238 ²³⁸PuO₂ est la seule solution existante pour alimenter en énergie la sonde à raison de seulement 200 watts lorsque celle-ci survolera Pluton. Il faut donc limiter la consommation électrique nécessaire au maintien d'une température minimale, ce qui passe par une isolation thermique performante, et concevoir ou sélectionner des instruments ayant une consommation très réduite. Au niveau de l'orbite de Pluton, une communication aller-retour avec la Terre met environ 9 heures ; la sonde devra donc être complètement autonome lorsqu'elle survolera Pluton. Compte tenu du faible débit des télécommunications à cette distance de la Terre, il faut que New Horizons puisse stocker l'ensemble des données scientifiques recueillies lors du survol et prendre en compte le fait que leur transfert s'étalera sur plusieurs mois.

Structure

New Horizons est une sonde compacte ayant la forme d'un triangle épais et la taille d'un piano. À l'une des pointes du triangle est fixé un générateur thermoélectrique à radioisotope de forme cylindrique tandis que sur la face supérieure se trouve la grande antenne parabolique de 2,1 mètres de diamètre assurant la liaison avec la Terre. Sans ces appendices, les dimensions maximales de la sonde sont de 2,1 mètres sur 2,7 mètres pour une épaisseur de 0,7 mètres. De son point d'attache sur le lanceur jusqu'au sommet de son antenne sa hauteur est de 2,2 mètres. Sa masse est de 478 kg dont 77 kg d'hydrazine utilisé par les propulseurs et 30 kg d'instrumentation scientifique.

La structure de la sonde est bâtie autour d'un cylindre central en aluminium qui supporte les principales contraintes durant le lancement. À l'une de ses extrémités se trouve l'adaptateur qui solidarise la sonde à la fusée. Des panneaux en nid d'abeille d'aluminium auxquels sont accrochés les différents équipements et instruments sont fixés au cylindre ainsi que le générateur thermoélectrique à radioisotope. Le réservoir contenant le carburant utilisé par les propulseurs de la sonde est situé à l'intérieur de ce cylindre.

Énergie

La sonde avec son générateur thermoélectrique à radioisotope. Il ne s'agit que d'une maquette, le vrai RTG est installé immédiatement avant le lancement

Comme la sonde doit se déplacer aux confins du Système solaire, où la quantité d'énergie solaire disponible est très faible, la génération d'électricité ne peut être assurée par les traditionnels panneaux solaires. Un générateur thermoélectrique à radioisotope de type GPHS-RTG est donc embarqué. Ce générateur convertit en électricité la chaleur fournie par la désintégration radioactive de 10,9 kg de dioxyde de plutonium 238 ²³⁸PuO₂ : on estime que le RTG fournira encore 190 W en 2015. Le cylindre contenant le générateur est fixé sur un des sommets du triangle. L'antenne parabolique, d'un diamètre de 2,5 m, servant à la communication avec la Terre, est fixée sur une des faces du triangle.

Guidage et contrôle d'orientation

Les instruments scientifiques ainsi que l'antenne principale de New Horizons ne peuvent pas être orientés individuellement contrairement à certaines sondes et ce, essentiellement pour limiter les risques d'un éventuel problème mécanique pouvant survenir sur une mission d'une aussi longue durée. Il est donc nécessaire de modifier l'orientation de la sonde afin de pouvoir pointer les antennes vers la Terre ou les instruments scientifiques vers leur cible. Mais également, comme pour toutes les sondes, afin de corriger des écarts par rapport à l'orientation retenue ou avant d'effectuer des manœuvres de modification de trajectoire. La sonde détermine son orientation en utilisant des senseurs stellaires qui sont de petites caméras permettant de prendre 10 fois par seconde une image en grand angle du ciel. Celle-ci est comparée à une carte de ciel stockée en mémoire répertoriant 3 000 étoiles, ce qui permet au calculateur de la sonde de déterminer son orientation. Cette information est complétée par les variations de vitesse scrutées 100 fois par seconde par une centrale à inertie. Si besoin, le système de contrôle d'orientation utilise ses petits moteurs-fusées pour corriger ou modifier cette orientation. Si les senseurs stellaires ne parviennent plus à déterminer l'orientation, des senseurs solaires qui repèrent la position du Soleil prennent le relais. New Horizons ne dispose pas de roues de réaction qui lui permettraient d'éviter de consommer du carburant pour modifier son orientation. Afin de limiter cette consommation, la sonde est mise en rotation autour de l'axe passant par celui de ses antennes à raison de 5 tours par minute sauf lorsqu'elle manœuvre, utilise ses instruments, transmet des informations ou enfin reçoit des données de la Terre.

Propulsion

La propulsion dont dispose New Horizons ne lui sert pas à accélérer ni à se freiner : en effet une fois lancée sur sa trajectoire par la fusée Atlas V, la sonde n'a qu'à effectuer des corrections de trajectoire pour survoler successivement Jupiter, puis Pluton et enfin éventuellement d'autres objets situés dans la ceinture de Kuiper si ceux-ci sont situés à sa portée. Les propulseurs dont dispose la sonde effectuent les corrections de trajectoire et modifient l'orientation de la sonde. Elle dispose à cet effet de 16 petits moteurs-fusées brûlant de l'hydrazine. Quatre d'entre eux ont une poussée de 4,4 Newton et sont essentiellement utilisés pour les corrections de trajectoire. Les 12 autres d'une poussée de 0,8 Newton sont utilisés pour modifier le pointage de la sonde, mettre la sonde en rotation sur elle-même à 5 tours par minute ou au contraire arrêter la rotation notamment pour les phases de survol des planètes. La sonde emporte 77 kg d'ergols stocké dans un réservoir en titane. L'hydrazine est mis sous pression par de l'hélium avant d'être injecté dans les moteurs.

Télécommunications

Les trois antennes de la sonde sont superposées : de bas en haut l'antenne parabolique grand gain, moyen gain et au-dessus l'antenne omnidirectionnelle faible gain.

New Horizons utilise un système de télécommunications en bande X pour recevoir les commandes depuis la Terre et transmettre les données scientifiques recueillies ainsi que les informations sur le fonctionnement de ses équipements. Les principaux échanges passent par l'antenne parabolique à grand gain qui permet le débit le plus important. Celle-ci, d'un diamètre de 2,1 mètres est fixe afin de supprimer un mécanisme qui pourrait se gripper au cours du long voyage vers Pluton et la sonde doit donc modifier son orientation pour pointer avec une grande précision le faisceau radio, qui ne fait que 0,3° de large, vers la Terre. Au niveau de Pluton, située à plus de 4 milliards de kilomètres, le débit chute à 700 bits par seconde et le signal met 4 heures pour parvenir jusqu'à la Terre ; aussi faut il près de 9 mois pour transmettre l'ensemble des données recueillies lors du rapide survol de Pluton et de son satellite. La sonde dispose également d'une antenne parabolique moyen gain installée au dessus de l'antenne grand gain dont le faisceau est large de 14° qui nécessite donc un pointage beaucoup moins précis. Enfin deux antennes faible gain omnidirectionnelles sont montées l'une au-dessus de l'antenne moyen gain l'autre sur la face opposée de la sonde.

La sonde utilise les fréquences suivantes  :

• liaison montante (Terre vers sonde) : 7 182,043 000 MHz
• liaison descendante (sonde vers Terre) : 8 437,894 737 MHz ; 8 438,181 818 MHz et 8 438,243 000 MHz

Ces fréquences ne tiennent pas compte de l'effet Doppler.

Calculateur de bord

L'informatique de bord utilise un microprocesseur 32 bits Mongoose-V, version « radiodurcie » — c'est-à-dire « durcie » contre les radiations — du MIPS R3000. Sa fréquence d'horloge est ralentie de 25 à 12,5 MHz pour limiter la consommation électrique. Les données reçues ou à transmettre sont stockées dans une mémoire de 8 gigaoctets conçue pour consommer peu de courant. La taille de cette mémoire est calculée pour permettre le stockage de l'ensemble des données scientifiques récoltées durant le survol de Pluton.

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  Schéma 1 Vue du dessus : 1 RTG ; 2 Antenne grand gain ; 3 Antenne moyen gain ; 4 Antenne faible gain ; 5 Propulseurs ; 6 Senseurs stellaires ; A Alice ; R Ralph ; S SWAP ; L LORRI ; P PEPSSI ; X REX

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  Schéma 2 Vue du dessous : 1 RTG ; 2 Louvres ; 3 Propulseurs ; 4 Antenne faible gain ; 5 Senseurs stellaires ; A Alice ; R Ralph ; D Détecteur de poussières ; S SWAP ; L LORRI ; P PEPSSI

Contrôle thermique

Pour résister aux températures très basses des régions situées aux confins du Système solaire, New Horizons est conçu de manière à ce que la chaleur ne puisse s'échapper. L'électronique et la majeure partie de l'instrumentation sont enfermés dans des compartiments recouverts d'une protection thermique multi-couches dorée. Celle-ci doit permettre de conserver la chaleur dégagée par l'électronique et maintenir ainsi la température dans une fourchette comprise ente 10 et 30 °C. Si la consommation de l'électronique tombe en dessous de 150 watts, de petits radiateurs prennent le relais. Lorsque la sonde se trouve encore relativement près de la Terre et du Soleil, la chaleur doit être au contraire dans certains cas évacuée ; des persiennes s'ouvrent automatiquement lorsque la chaleur interne dépasse la valeur maximale autorisée.

Équipements scientifiques

Les sept instruments scientifiques de New Horizon

Instrument	Description	Objectifs
Ralph	Imageur/spectromètre dans le domaine du visible et infra-rouge	Fournit la couleur, la composition et la température sur les cartes
Alice	Spectromètre ultraviolet	Analyse la composition et la structure de l'atmosphère de Pluton et les environs de Charon et des objets de la Ceinture de Kuiper
REX (pour Radio Science Experiment)	Radiomètre passif	Mesure la composition et la température de l'atmosphère
LORRI (pour Long Range Reconnaissance Imager)	Télescope	Cartographie de Pluton
SWAP (pour Solar Wind Arround Pluto)	Spectromètre	Mesure le taux d'échappement de l'atmosphère de Pluton et son interaction avec les vents solaires
PEPSSI (pour Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation)	Spectromètre	Mesure la composition et la densité du plasma s'échappant de l'atmosphère de Pluton
SDC (Student Dust Counter)		Mesure la taille des particules de poussières se trouvant sur la trajectoire de la sonde New Horizons. Ce programme est géré par les étudiants, encadrés par leurs professeurs, de l'Université du Colorado - Boulder.

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  Ralph

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  LORRI

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  SWAP

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  VBSDC

Déroulement de la mission

Lancement et transit vers Jupiter

Lancement de New Horizons par une fusée Atlas V.

La sonde New Horizons est lancée le 19 janvier 2006, à 19h00 UTC (soit 14h00 locales) depuis la base de Cape Canaveral en Floride par une fusée Atlas V-551, version la plus lourde de ce lanceur. Des fenêtres de tir de secours étaient disponibles pour la fin février 2006 et février 2007, mais elles imposaient une trajectoire directe vers Pluton depuis la Terre, sans pouvoir bénéficier de l'assistance gravitationnelle de Jupiter. Une telle trajectoire aurait prolongé la mission de 3 à 4 ans avec des risques accrus dans la mesure ou ils sont en partie proportionnels à la durée du voyage.

Au cours de son transit particulièrement rapide vers Jupiter, l'équipe de la mission découvre que la trajectoire de la sonde spatiale va croiser celle de l'astéroïde 2002 JF56. Ce corps de petite taille (moins de 5 km de diamètre) aux caractéristiques inconnues fait partie de la ceinture principale des astéroïdes. Une campagne d'observation est préparée et la caméra Ralph ainsi que le spectromètre infrarouge sont pointés vers l'astéroïde les 11 et 13 juin. Cette manœuvre permet d'obtenir des informations scientifiques malgré la distance (au plus près 102 000 km) mais constitue également une répétition des opérations qui seront effectuées lors du survol de Pluton.

Survol de Jupiter

Image animée d'une éruption de Tvashtar Paterae sur Io filmée par la caméra de New Horizons.

Le 4 septembre 2006, la caméra LORRI de la sonde spatiale réalise un premier cliché de Jupiter. Le 14 février 2007, après un transit de seulement 13 mois, New Horizons entre dans la zone d'influence gravitationnelle de Jupiter alors qu'elle se trouve encore à 23 millions de km de la planète géante. La sonde spatiale survole Jupiter à une distance de 2,3 millions de kilomètres le 28 février 2007. Grâce à l'assistance gravitationnelle de Jupiter New Horizons quitte le système jupitérien en ayant accéléré d'environ 4 km/s par rapport au Soleil et sa nouvelle trajectoire fait désormais un angle de 2,5° par rapport à l'écliptique.

Le survol de Jupiter se produit à 32 rayons de la planète et donne lieu à une campagne d'observation intensive qui dure quatre mois. La sonde dispose d'instruments plus performants, en particulier les caméras, que Galileo dernière sonde à avoir effectué des observations. Les caméras de Galileo étaient des versions évoluées de celles des sondes Voyager elles-mêmes héritées du programme Mariner. Le survol de Jupiter permet également de vérifier le fonctionnement des instruments et d'effectuer une répétition avant le survol de Pluton. Jupiter étant plus proche de la Terre que Pluton, la sonde peut transmettre une quantité de données plus importante que ce qui pourra être envoyé lors du survol de Pluton.

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  Jupiter et Io

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  Io

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  Europe

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  Ganymède

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  Callisto

Jupiter photographiée par la caméra infrarouge.

Les instruments de New Horizons permettent d'effectuer des mesures plus précises des orbites des lunes intérieures de Jupiter en particulier d'Amalthée. Les caméras de New Horizons permettent de mesurer la taille des volcans de Io et d'étudier en détail les quatre lunes galiléennes ainsi que d'effectuer des études à grande distance des lunes extérieures Himalia and Elara. La sonde étudie également la petite tache rouge de Jupiter ainsi que sa magnétosphère et l'anneau de faible épaisseur qui l'entoure.

Transit vers Pluton

À compter du 28 juin 2007, New Horizons est placée en mode hibernation durant la majorité de son transit vers Pluton qui doit durer 8 ans et demi. Dans cet état, la sonde est en rotation lente, les composants redondants sont éteints tandis que le système de guidage et de navigation est désactivé. Durant cette mise en sommeil l'ordinateur de bord surveille en permanence l'état de la sonde spatiale et transmet un signal pouvant prendre deux valeurs qui signifient soit que la sonde spatiale est opérationnelle soit qu'il est nécessaire que les techniciens interviennent car un problème a été détecté. L'objectif est de réduire l'utilisation des composants électroniques, de diminuer les couts générés par le suivi de la mission et d'alléger la charge du réseau d'antennes Deep Space Network très sollicité par les autres sondes spatiales. New Horizons est réveillée périodiquement pour effectuer des tests approfondis et réaliser éventuellement des mises à jour du logiciel embarqué.

Le 8 juin 2008 la sonde coupe l'orbite de Saturne alors qu'elle se trouve à 10,06 U.A. du Soleil (1 U.A. = distance Terre-Soleil) mais aucune observation de cette planète n'est effectuée car elle se trouve alors à 2,3 milliards de km. Le 20 juin 2010 les moteurs de la sonde réalisent une petite correction de trajectoire de 0,45 m/s pour compenser la poussée des photons thermiques émis par le RTG qui se réfléchissent sur l'antenne à grand gain. New Horizons coupe l'orbite d'Uranus le 18 mars 2011 mais cette planète ne peut être observée car elle se trouve à 3,8 milliards de km de la sonde spatiale. Il est prévu que New Horizons coupe l'orbite de Neptune le 25 août 2014 soit exactement 25 ans après la sonde Voyager 2. New Horizons ne pourra pas non plus effectuer d'observations directes de cette planète mais elle pourrait croiser des astéroïdes faisant partie des troyens de celle-ci car elle doit passer à proximité du point de Lagrange L5 de cette planète. Depuis le lancement de la mission, les astronomes ont découvert deux nouvelles lunes de Pluton qui en compte désormais cinq. Compte tenu des nouvelles découvertes, le système plutonien pourrait comporter des corps célestes moins visibles ainsi que des nuages de débris en forme d'anneau ou de tores qui pourraient constituer un risque pour la survie de New Horizons durant son survol. Une campagne d'observation utilisant plusieurs instruments basés sur Terre ou dans l'espace (Hubble) a été lancée fin 2011 pour tenter d'obtenir plus d'informations sur le système plutonien. Par ailleurs une trajectoire de rechange, plus éloignée de Pluton mais présentant moins de risques de collision, a été élaborée au cas où les observations effectuées identifieraient un risque important.

Survol de Pluton

Le survol de Pluton est prévu le 14 juillet 2015 à 11:59:00 UTC au moment où la planète croisera le plan de l'écliptique. Les observations débuteront 6 mois avant le survol (permettant pendant 150 jours une résolution supérieure à ce que le télescope spatial Hubble peut fournir) et se poursuivront deux semaines après.

Pluton et Charon seront cartographiés avec une résolution de 40 km/pixel pendant 3,2 jours. Cette durée correspond à la moitié de la période de rotation des deux objets et permettra de photographier les régions invisibles par la sonde lors de son approche minimale.

New Horizons devrait survoler Pluton à 9 600 km de distance à une vitesse relative de 11 km/s et Charon à 27 000 km, mais ces paramètres pourront être changés en cours de mission. Lors du survol, les instruments embarqués devraient permettre d'obtenir des images d'une résolution de 25 m/pixel, une cartographie complète des côtés éclairés par le Soleil avec une résolution de 1,6 km/pixel en couleurs, une cartographie infrarouge globale de 7 km/pixel et de 0,6 km/pixel pour certaines régions, une caractérisation de l'atmosphère des deux objets célestes et des résultats de radioscopie.

Cette mission permettra aussi d'en savoir plus sur les nouveaux satellites décelés sur les clichés de Hubble pris entre le 15 et le 18 mai 2005, découverte qui a été depuis validée par l'Union astronomique internationale qui les a baptisés Hydra (S/2005 P1) et Nix (S/2005 P2), ainsi que les derniers (22 juillet 2011) découvert par Hubble, provisoirement baptisé S/2011 (134340) 1 ou P4 et (le 11 juillet 2012), provisoirement baptisé S/2012 (134340) 1 ou P5. La découverte de nouveaux satellites n'est par ailleurs pas exclue.

Ceinture de Kuiper

Après le survol de Pluton, New Horizons continuera dans la ceinture de Kuiper où un ou plusieurs objets d'environ 50 à 100 km de diamètre pourront être visés et observés. Comme les possibilités de manœuvre sont limitées, cette partie de la mission dépendra des objets que l'on aura pu identifier à proximité du trajet de la sonde.

En 2004, cette partie fut remise en cause à la suite d'une pénurie de Plutonium 238 causée par l'arrêt du Laboratoire national de Los Alamos (où le plutonium de la mission était produit). Ce problème a depuis été résolu (grâce au Plutonium 238 russe) et, bien que New Horizons disposera de moins de puissance que prévu (190 W vers Pluton, au lieu de 225 W), cela devrait être suffisant pour que la mission se poursuive jusqu'en 2025, date à laquelle New Horizons aura atteint la distance de 50 à 60 U.A..

Chronologie

Le 18 mars 2011 à 22 h UTC, la sonde New Horizons passait l'orbite d'Uranus

• 24 septembre 2005 : transport de la sonde à Cap Canaveral depuis le centre spatial Goddard à bord d'un avion cargo C-17 Globemaster III.
• 2006 :
  • 11 janvier : ouverture de la première fenêtre de tir entre 07:06 et 09:06 UTC.
  • 16 janvier : la fusée Atlas V destinée au lancement de la sonde est mise en place sur le pas de tir.
  • 17 janvier : fenêtre de tir ouverte à 18:24 UTC jusqu'à 20:23 UTC. Le lancement est différé à cause de vents de surface trop importants.
  • 18 janvier : fenêtre de tir ouverte à 18:16 UTC jusqu'à 20:15 UTC. Le lancement est différé à cause d'une coupure de courant due à un orage au laboratoire chargé du lanceur et de la mission.
  • 19 janvier : ouverture de la fenêtre de tir à 18:08 UTC jusqu'à 20:07 UTC. La sonde est lancée à 19:00 UTC.
  • 20 janvier : passage de l'orbite lunaire, seulement 9 h après le lancement, à 4:00 UTC.
  • 2 février : fermeture de la fenêtre de tir principale. Lancer la sonde pendant la fenêtre de tir secondaire aurait impliqué de ne pas survoler Jupiter et de repousser le survol de Pluton vers 2019 ou 2020.
  • 15 février : fermeture de la fenêtre de tir pour l'année 2006. Ne pas lancer la sonde pendant cette fenêtre aurait impliqué d'attendre l'année suivante et de repousser encore plus le survol de Pluton.
  • 13 juin : survol de l'astéroïde (132524) APL.
• 28 février 2007 : survol de Jupiter. La plus proche distance était d'environ 2,5 millions de kilomètres.
• 8 juin 2008 : New Horizons croise l'orbite de Saturne à la distance de 10,06 UA du Soleil (Saturne se trouve quant à elle à 15 UA de la sonde).
• 29 décembre 2009 : la sonde est à mi-distance de Pluton
• 18 mars 2011 : la sonde croise l'orbite d'Uranus.
• 14 juillet 2015 : survol de Pluton.
• 2015 - 2020 : possible survol d'un ou plusieurs objets de la ceinture de Kuiper.

Les observations initiales débuteront 4 mois avant le survol de Pluton et toutes les données devraient être transmises 9 mois après. Les observations des objets situés dans la ceinture de Kuiper débuteront un mois avant leur survol et la transmission des données s'effectuera en deux mois.

Notes et références

Sources

NASA :

• (en) NASA, New Horizons : Jupiter flyby presskit, janvier 2007 [lire en ligne] 
  Document de présentation à la presse du survol de Jupiter.
• (en) NASA, New Horizons : launch presskit, janvier 2006 [lire en ligne] 
  Document de présentation à la presse de New Horizons pour son lancement.

Voir aussi

Articles connexes

• Pluton
• Ceinture de Kuiper
• Sonde spatiale

Liens externes

• (en) Guide de la mission (NASA) [PDF]
• (en) Site officiel du programme New Horizons.
• (fr) Dossier Futura-Sciences : New Horizons : 11 kg de plutonium pour comprendre Pluton
• (en) Liste de documents de référence

Bibliographie

• Alain Doressoundiram et Emmanuel Lellouch, Aux Confins du Système solaire, 2008