Comet Astrobiology Exploration SAmple Return

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Comet Astrobiology Exploration SAmple Return
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Vue d'artiste de CAESAR.
Données générales
Organisation Drapeau des États-Unis États-Unis NASA
Programme New Frontiers
Type de mission mission de retour d'échantillons
Statut proposition non sélectionnée
Lancement 2024
Fin de mission 2038
Identifiant COSPAR [1]
Principaux jalons
2028 Arrivée près de la comète
2033 Départ de la comète
2038 Retour sur Terre

Caractéristiques techniques
Propulsion Moteurs ioniques

Comet Astrobiology Exploration SAmple Return également désigné par son acronyme CAESAR est un projet de mission d'exploration du système solaire américain dont l'objectif est de ramener sur Terre des échantillons de la comète 67P/Tchourioumov-Guérassimenko prélevés à un ou plusieurs endroits du noyau ainsi que dans la queue de la comète. L'objectif est de mieux connaitre la composition du système solaire au tout début de sa formation déjà étudiée. La comète a déjà été étudiée par la sonde spatiale européenne Rosetta ce qui permet de disposer d'un grand nombre de données facilitant la définition de la stratégie à adopter pour le recueil des échantillons et fournissant un contexte scientifique précis. CAESAR est un des deux finalistes retenus en décembre 2017 pour la quatrième mission du programme New Frontiers qui regroupe des projets d'exploration du système solaire de la NASA dont le cout est plafonné à un milliard de dollars. CAESAR est en compétition avec la mission Dragonfly et la sélection finale doit être effectuée en 2019 après une phase de spécifications détaillées. Le lancement aura lieu au milieu de la décennie 2020.

Contexte : l'exploration de 67P/Tchourioumov-Guérassimenko[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Rosetta (sonde spatiale).
Vue d'ensemble de la comète 67P/Tchourioumov-Guérassimenko.
67P/Tchourioumov-Guérassimenko par la sonde Rosetta.

À la fin des années 1980, un projet de mission de retour d'échantillons d'une comète voit le jour après le succès du survol de la comète de Halley par Giotto (1986). Ce projet qui prend le nom de Rosetta aboutit finalement à une mission d'étude de 67P/Tchourioumov-Guérassimenko à l'aide d'un orbiteur et d'un atterrisseur, sans retour d'échantillons programmé. Rosetta est lancée en mars 2004, arrive à destination en août 2014, l'atterrisseur atteint le sol cométaire en novembre de la même année et la mission prend fin avec la chute délibérée de l'orbiteur sur la comète en septembre 2016. La longue durée d'observation associée à des mesures in situ des caractéristiques de la comète a permis des avancées significatives en science cométaire[1],[2]. Par ailleurs, la quantité de données collectée dans le cadre de la mission Rosetta, augmentant les chances de succès d'une mission de retour d'échantillons cométaires, a orienté le choix de la cible de CAESAR vers 67P/Tchourioumov-Guérassimenko[3].

Sélection du projet[modifier | modifier le code]

Après une pause d'un an imposée par des contraintes budgétaires, le programme New Frontiers de la NASA, qui rassemble des missions d'exploration du système solaire à cout intermédiaire, est réactivé début 2015. Un appel à propositions est lancé fin 2016. Il est prévu à l'époque qu'une présélection débouchant sur des études approfondies soit finalisée en novembre 2017 puis que la sélection finale soit effectuée en juillet 2019. Les propositions de mission doivent porter sur un des six thèmes énoncés dans le plan stratégique et le plan scientifique de la NASA de 2014[4] :

  • mission de retour d'échantillons de la surface d'une comète ;
  • mission de retour d'échantillons du sol prélevés dans le Bassin Pôle Sud-Aitken près du pôle sud de la Lune ;
  • mondes océaniques ; Encélade et/ou Titan ;
  • sonde atmosphérique de Saturne ;
  • étude des astéroïdes troyens orbitant aux points de Lagrange L4 ou L5 de la planète Jupiter ;
  • étude de la composition et des caractéristiques de la surface de Vénus visant à répondre aux deux objectifs suivants : formation des planètes terrestres et modalités de l'évolution de Vénus depuis son origine sans doute similaire à celle de la Terre.

12 projets sont proposés. CAESAR est placé sous la responsabilité scientifique de Steve Squyres de l'université Cornell de New York et devrait être dirigé par le centre de vol spatial Goddard. CAESAR est une des deux missions retenues en décembre 2017 pour la sélection finale qui doit avoir lieu en 2019. Si CAESAR est finalement retenu, il serait lancé vers 2025 et pourrait ramener un échantillon du sol de la comète vers 2038[5],[6].

Objectifs de CAESAR[modifier | modifier le code]

L'objectif principal de la mission est de ramener su Terre au moins 80 grammes d'échantillon du sol de la comète 67P/Tchourioumov-Guérassimenko. Le système de prélèvement et de stockage doit permettre de protéger les échantillons non volatiles et volatiles de toute contamination ou altération qui aurait pour conséquence d'entraver leur analyse scientifique.

Sur le plan scientifique il s'agit d'identifier les matériaux qui sont à l'origine de la formation du système solaire et comment ces composants ont formé ensemble les planètes et ont permis l'apparition de la vie. Il s'agit également de concilier les résultats contradictoires concernant l'origine des comètes fournis par la mission Stardust qui semblent indiquer que les solides de plus de 1 micron ont pour origine la partie centrale et chaude de la nébuleuse par Rosetta qui suggèrent que les volatiles de 67P se sont formés à des températures cryogéniques et n'ont pas changé au cours de milliards d'années qui se sont écoulées. L'analyse sur Terre des échantillons permet d'utiliser des instruments qui disposent d'une sensibilité de plusieurs ordres de grandeur supérieures à celles des instruments embarqués à bord de sondes spatiales comme Rosetta[7] .

Déroulement[modifier | modifier le code]

Le lancement de la mission est prévu au cours de l'été 2024 et devrait se dérouler à la base de Cape Canaveral. Durant le transit vers la comète, l'assistance gravitationnelle de la Terre est utilisée à une reprise. La sonde spatiale pourrait survoler l'astéroïde de type B Vernadskij. CAESAR devrait arriver aux abords de la comète vers décembre 2028. Après avoir effectué des analyses de la comète et identifié et documenter les sites d'atterrissage potentiels la sonde spatiale pourra effectuer jusqu'à trois campagnes de prélèvement distinctes. Ces opérations se dérouleront alors que la comète se situe à une distance comprise entre 3,5 Unités Astronomiques et l'apogée de la comète. Le départ doit s'effectuer 4,5 années après son arrivée à proximité de la comète. Cette date est contrainte par la nécessité que le Soleil soit suffisamment proche pour alimenter les moteurs ioniques. La propulsion de CAESAR est rallumée en 2033 et la capsule d'échantillon devrait revenir sur Terre en novembre 2038[8] .

Caractéristiques techniques[modifier | modifier le code]

La sonde spatiale CAESAR doit être construite par Orbital ATK. Elle est dérivée du satellite géostationnaire GEOstar-3 à propulsion électrique. Sa propulsion est assurée par trois moteurs ioniques NEXT-C. L'énergie est fournie par deux panneaux solaires qui produisent 30 kW au niveau de l'orbite terrestre. Le système de prélèvement d'échantillon SAS (Sample Acquisition System) est conçu pour effectuer un prélèvement en posant celui-ci brièvement (5 secondes) sur le sol de la comète. Des jets d'azote soulèvent alors des particules du sol et les dirigent vers un réceptacle d'une capacité de 1,5 litres. Ce dernier est alors inséré dans un container qui est scellé hermétiquement. L'échantillon est alors réchauffé à la température rencontrée par la comète à son périgée près du Soleil. Les volatiles qui se dégagent sont dirigés vers un réservoir maintenu à une température de -60°C. La capsule qui ramène l'échantillon sur Terre est fournie par l'agence spatiale japonaise et est basée sur l'engin développé pour la sonde spatiale Hayabusa[8].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. (en) Geraint H. Jones, Matthew M. Knight, Alan Fitzsimmons et Matt G. G. T. Taylor, « Cometary science after Rosetta », Phil. Trans. R. Soc. A, vol. 375, no 2097,‎ , p. 20170001 (ISSN 1364-503X et 1471-2962, PMID 28554982, DOI 10.1098/rsta.2017.0001, lire en ligne, consulté le 30 décembre 2017).
  2. (en) M. G. G. T. Taylor, N. Altobelli, B. J. Buratti et M. Choukroun, « The Rosetta mission orbiter science overview: the comet phase », Phil. Trans. R. Soc. A, vol. 375, no 2097,‎ , p. 20160262 (ISSN 1364-503X et 1471-2962, PMID 28554981, DOI 10.1098/rsta.2016.0262, lire en ligne, consulté le 30 décembre 2017).
  3. (en) Kenneth Chang, « Finalists in NASA’s Spacecraft Sweepstakes: A Drone on Titan, and a Comet-Chaser », sur nytimes.com, .
  4. (en) « NASA New Frontiers Program AO released », Lunar and Planetary Institute
  5. (en) « NASA Invests in Concept Development for Missions to Comet, Saturn Moon Titan », NASA,
  6. (en) Linda B. Glaser, « NASA picks Cornell-led astrobiology science mission as finalist », sur news.cornell.edu, .
  7. (en) Steven W Squyres et Scott Messenger, « The CAESAR New Frontiers Comet Sample Return Mission »,
  8. a et b (en) S. W. Squyres, K. Nakamura-Messenger et D. F. Mitchell (mars 20108) « THE CAESAR NEW FRONTIERS MISSION: 1. OVERVIEW » (pdf) dans 49th Lunar and Planetary Science Conference 2018 : 31 p. (DOI:7). 

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]