Lucy (sonde spatiale)

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Données générales
Organisation Drapeau des États-Unis NASA
Constructeur Drapeau des États-Unis Lockheed Martin
Programme Discovery
Domaine Étude d'astéroïdes
Type de mission Survol
Statut En développement
Lancement 2021
Survol de Astéroïdes troyens de Jupiter
Caractéristiques techniques
Principaux instruments
L’LORRI Caméra
L'Ralph Spectromètre imageur proche infrarouge
L'TES Spectromètre infrarouge thermique

Lucy est une mission spatiale retenue pour devenir la treizième mission du programme Discovery de la NASA. L'objectif de la sonde spatiale est d'étudier in situ un astéroïde de la ceinture principale, située entre Mars et Jupiter, ainsi que six astéroïdes troyens de Jupiter, qui circulent sur l'orbite de Jupiter et sont positionnés aux points de Lagrange L4 ou L5 de la planète situés en avant et en arrière de celle-ci. La mission a été sélectionnée début janvier 2017 et doit être lancée en 2021. La phase d'étude in situ doit se dérouler de 2027 à 2033.


Historique[modifier | modifier le code]

L'appel à propositions de la treizième mission spatiale du programme Discovery, tourné vers des missions scientifiques à petit budget, est lancée par la NASA en février 2014. Il est dès le départ prévu que cette sélection puisse aboutir à la sélection de deux missions (les 13e et 14e missions du programme) si des projets répondant aux critères de qualité sont identifiés. Pour cette mission, plusieurs conditions financières ont été précisées par l'agence spatiale américaine[1],[2],[3] :

  • un tiers du cout de la mission peut être pris en charge par un partenaire international sans être inclus dans le plafond du budget fixé à 450 millions de dollars ;
  • la NASA apportera un bonus de 30 millions de dollars aux propositions qui retiendront le système de communications optique laser testé par la sonde lunaire LADEE.

La sélection se fait en trois étapes : la première sélection est suivie d'un deuxième tour à l'issue duquel seulement deux finalistes sont retenus pour une étude plus approfondie[4]. Le projet est sélectionné le parmi les 5 demi-finalistes de la mission no 13 du programme Discovery[5]. Chaque mission reçoit 3 millions de dollars pour une étude d'un an.

Finalement, la mission est retenue au terme de la compétition début janvier 2017 en même temps que Psyché. La mission doit être lancée en 2021 tandis que Psyché le sera en 2023[6]. La mission Lucy est proposée par Harold F. Levison du Southwest Research Institute à Boulder, Colorado qui en sera le responsable scientifique avec comme adjoint le Dr Catherine Olkin du même institut. Le centre de vol spatial Goddard de la NASA assurera la gestion du projet. La sonde spatiale doit être construite dans l'établissement de Denver de la société Lockheed Martin[7].

Cibles[modifier | modifier le code]

Trajectoire de Lucy dans le système solaire, rencontres prévues avec Jupiter et ses troyens.

Les cibles de la mission sont les astéroïdes suivants (par ordre de numéro) :

Bien qu'ayant le même nom et éponyme que la mission, l'astéroïde de la ceinture principale (32605) Lucy n'est pas un des astéroïdes qui seront explorés par la sonde. L'astéroïde (172850) Coppens, de la ceinture principale et qui porte comme (52246) Donaldjohanson le nom d'un co-découvreur de l'hominidé Lucy, ne sera pas non plus une des cibles de la sonde Lucy.

Déroulement de la mission[modifier | modifier le code]

Lucy doit être lancée en 2021. Après un survol de la Terre pour une première manoeuvre d'assistance gravitationnelle, la sonde doit survoler l'astéroïde (52246) Donaldjohanson en 2025. Elle devrait arriver dans la région du point de Lagrange L4 en 2027 et alors visiter quatre astéroïdes d'ici la fin 2028, à savoir (3548) Eurybate, (15094) Polymèle, (21900) Oros et (11351) Leucos. Lucy retournerait ensuite dans le voisinage de la Terre pour en effectuer un second survol avant de partir en direction de la région du point L5 afin d'explorer les deux derniers astéroïdes, (617) Patrocle et sa lune Ménétios, qui orbitent l'un autour de l'autre en tant que système binaire[8].

Principaux événements de la mission
Date Désignation[9] Description
octobre 2021 Lancement C3 = 51,5 km2/s2
2023 ? Correction de trajectoire delta-V = 372 m/s
décembre 2024 Assistance gravitationnelle de la Terre survol à une altitude 4 501 km
avril 2025 Survol de (52246) Donaldjohanson vitesse de survol = 13,4 km/s
2026 ? Correction de trajectoire delta-V = 148 m/s
août 2027 Survol de (3548) Eurybate vitesse de survol = 5,7 km/s
septembre 2027 Survol de (15094) Polymèle
2027 ? Correction de trajectoire delta-V = 71 m/s
avril 2028 Survol de (11351) Leucos
novembre 2028 Survol de (21900) Oros vitesse de survol = 7 km/s
2029 ? Correction de trajectoire delta-V = 623 m/s
janvier 2031 Assistance gravitationnelle de la Terre survol à une altitude 300 km
mars 2033 Survol de (617) Patrocle et sa lune Ménétios vitesse de survol = 18,2 km/s

Objectifs[modifier | modifier le code]

Lucy doit contribuer à répondre à certaines des questions fondamentales énoncées dans le cadre du Planetary Science Decadal Survey de 2013 [10] :

  • quelles sont les premières phases, les conditions et les processus de la formation du système solaire ;
  • comment les planètes gazeuses géantes se sont-elles agrégées et y a-t-il des indices de leur changement d'orbite ;
  • quels sont les processus qui ont contribué à l'accrétion et quel rôle a joué le bombardement par de gros objets célestes ;
  • quelle est la source originelle de la matière organique.

Les objectifs scientifiques fixés à la mission sont d'effectuer les mesures suivantes pour tous les astéroïdes survolés[10] :

  • composition de la surface : carte en couleurs, composition, propriétés du régolite, distribution des minéraux, des glaces et matières organiques ;
  • géologie : albédo, forme, distribution et taille des cratères, nature de la croute, datation de la surface ;
  • structure : masse, densité, composition interne (via les éjectas), fractures... ;
  • nombre, position et distribution de satellites situés dans une échelle kilométrique et des anneaux épais.
Caractéristiques des astéroïdes visités[10]
Caractéristique (52246) Donaldjohanson (3548) Eurybate (15094) Polymèle (11351) Leucos (21900) Oros (617) Patrocle et sa lune Ménétios
Position Ceinture principale Point troyen L4 Point troyen L4 Point troyen L4 Point troyen L4 Point troyen L5
Type astéroïde C C P D? D P (binaire)
Diamètre 3,9 km 64 km 21 km 34 km 51 km 113104 km
Période de rotation (heures) inconnue 8,7  ? 515 13,5 103
Albedo 0,1 0,05 0,091 0,08 0,08 0,047
Excentricité 0,19 0,09 0,094 0,07 0,04 0,12
Inclinaison orbitale 4,4° 8,1° 12,99° 12° 8,5° 22°
Angle de phase initial 14° 78°  ? 126° 18°

Charge utile[modifier | modifier le code]

Les trois instruments suivants seront embarqués sur la sonde[11] :

  • L'LORRI une caméra haute définition fonctionnant en lumière visible, copie de l'instrument LORRI de la sonde spatiale New Horizons ;
  • L'Ralph un spectromètre imageur proche infrarouge hérité de RALPH de la même mission ;
  • L'TES un spectromètre infrarouge thermique développé pour la mission OSIRIS-REx.

Choix du nom[modifier | modifier le code]

La mission est nommée d'après Lucy, l'australopithèque dont l'équipe de chercheurs américains, français et éthiopiens codirigée par Donald Johanson (paléoanthropologie), Maurice Taieb (géologie) et Yves Coppens (paléontologie) retrouva en 1974 les restes fossilisés. Ce nom fait écho au fait que l'étude des astéroïdes troyens de Jupiter pourrait révéler les « fossiles » de la formation des planètes ou des matériaux qui s'assemblèrent aux premiers âges de l'histoire du Système solaire pour former les planètes et autres corps célestes[12].

Références[modifier | modifier le code]

  1. (en) « NASA Discovery Program Draft Announcement of Opportunity », SpaceRef,
  2. (en) Stephen Clark, « NASA receives proposals for new planetary science mission », Spaceflightnow,
  3. (en) Van Kane, « PDiscovery Finalists », The Planetary Society,
  4. (en) Van Kane, « Proposals to Explore the Solar System’s Smallest Worlds », The Planetary Society,
  5. (en) Dwayne C. Brown et Laurie Cantillo, « NASA Selects Investigations for Future Key Planetary Mission », NASA News, Washington, D.C.,‎ (lire en ligne)
  6. (en) « NASA Selects Two Missions to Explore the Early Solar System », NASA - JPL,
  7. (en) « Lockheed Martin to Build NASA's Lucy Spacecraft, a Mission to Trojan Asteroids », Lockheed Martin,
  8. (en) Casey Dreier et Emily Lakdawalla, « NASA announces five Discovery proposals selected for further study », The Planetary Society,‎ (lire en ligne)
  9. (en) H. F. Levison1 et l'équipe scientifique de Lucy, « LUCY: SURVEYING THE DIVERSITY OF THE TROJAN ASTEROIDS: THE FOSSILS OF PLANET FORMATION. »
  10. a, b et c (en) Harold F. Levison, « Lucy Syrveying the diversit of troja, asteroids : the fossils of planet formation », Southwest Research Institute,
  11. « Southwest Research Institute (SwRI) 2015 News Release - SwRI awarded $3 million NASA contract to develop mission to Jupiter’s Trojan asteroids », sur www.swri.org (consulté le 5 octobre 2015)
  12. (en) Alexandra Witze, « Five Solar System sights NASA should visit », Nature News,‎ (lire en ligne)

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Demi-finalistes du programme Discovery

Lien externe[modifier | modifier le code]