Programme Discovery

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MESSENGER, 9e mission Discovery

Le programme Discovery de la NASA regroupe une série de missions spatiales peu onéreuses (moins de 450 millions de dollars en 2015) et très ciblées, centrées sur l'exploration robotisée du Système solaire (à l'exception notable du télescope Kepler, dont l'objectif est l'identification d'exoplanètes). Le programme est mis en place au début des années 1990 pour permettre le lancement régulier de missions d'exploration du système solaire. La mission doit traiter sur une des questions identifiées dans le Rapport sur les orientations à donner au programme spatial d'exploration du système solaire établi tous les dix ans. Début 2015 11 missions du programme ont été lancées, une mission est en préparation et la treizième mission est en cours de sélection. Le rythme prévu initialement (une mission tous les deux ans) a fortement baissé au début des années 2010 à la suite des difficultés financières rencontrées par la NASA. Le lancement de la douzième mission, InSight, est planifié en 2016. La même année, la NASA doit sélectionner la treizième mission.

Historique[modifier | modifier le code]

Le programme Discovery est créé en 1992 par l'administrateur de la NASA Daniel S Goldin, pour permettre la réalisation de missions spatiales « plus fréquentes, moins chères, plus performantes ». Les missions Discovery diffèrent des missions qui les ont précédé très ambitieuses (nombre d'instruments embarqués, large éventail d'objectifs, masse) mais du coup complexes à organiser, coûteuses et longues à implémenter. Les missions Discovery, dont les coûts sont fixés à l'avance, sont proposées par des équipes issues des laboratoires gouvernementaux et des universités, du monde de l'industrie et supervisées par un Investigateur Principal. Un processus de sélection de propositions permet de choisir les missions sur lesquelles s'engage la NASA. Le coût des missions Discovery est plafonné à 450 millions de dollars (en 2015) en excluant les coûts de lancement[1]. Le temps de préparation des missions, du début au lancement, ne doit pas excéder trente-six mois. Les missions d'exploration du Système solaire d'un coût supérieur relèvent du programme New Frontiers. Certaines missions vers la planète Mars de la même classe de coût que Discovery sont regroupées dans le programme Mars Scout jusqu'à la disparition de ce programme en 2010. Début 2015 douze missions ont été sélectionnées depuis le début du programme dont huit sont achevées, trois en cours et une est entrée en phase de développement. Hormis CONTOUR, toutes les missions ayant volé ont parfaitement rempli leurs objectifs scientifiques tout en respectant la philosophie du programme. Par principe, le lancement d'un nouveau projet contrairement à ce qui se passe pour les autres promis n'est pas soumis à l'accord du Congrès américain. Seule l'enveloppe accordée au programme peut limiter le rythme de sélection comme on a pu le constater au début de la décennie 2010. Alors qu'il était prévu initialement de lancer une mission Discovery tous les deux ans il se sera écoulé 5 ans entre le lancement de la 11ème mission Gravity Recovery and Interior Laboratory (2011) et celui de InSight planifié en 2016. Début 2015 la NASA a prévu de ramener la cadence des lancements à 3 ans.

Objectifs des missions Discovery[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Planetary Science Decadal Survey.

La seule contrainte concernant les objectifs des missions Discovery proposées est qu'ils doivent répondre à une des questions identifiées dans le Planetary Science Decadal Survey (étude décennale sur les sciences planétaires). Ce rapport du Conseil National de la Recherche des États-Unis, réalisée tous les dix ans, fait un état des lieux de la recherche dans le domaine des sciences planétaires et définit les axes de recherche prioritaires. Ce document propose une stratégie dans le domaine de l'exploration spatiale du système solaire et de la recherche astronomique pour les 10 années suivantes. Il est rédigé par des groupes de travail réunissant les principaux spécialistes du domaine qui exploitent des documents de synthèse établis au préalable par les chercheurs du domaine. Le dernier rapport a été publié en mars 2011 et porte sur la décennie 2013-2022.

Les missions Discovery[modifier | modifier le code]

Missions achevées[modifier | modifier le code]

Stardust mission no 4
Kepler mission no 10

Les missions Discovery achevées sont les suivantes[2] :

  • NEAR Shoemaker (lancement en 1996) était une mission d'étude de l'astéroïde (433) Eros. La sonde a effectué un atterrissage réussi sur l'astéroïde. La mission s'est achevée en 2001. C'est la première mission du programme Discovery.
  • Mars Pathfinder (lancement en 1996) était le premier rover à rouler sur la surface de Mars. La mission s'est achevée en 1997.
  • Lunar Prospector (lancement en 1998) était une sonde en orbite autour de la Lune d'étude de ses caractéristiques magnétiques, gravitationnelles et chimiques. La sonde s'écrase volontairement sur la Lune à la fin de sa mission (1999).
  • Stardust (lancement en 1999) a collecté des échantillons de la queue de la comète 81P/Wild, ils sont actuellement (janvier 2008) en cours d'analyse. La sonde sera ensuite réutilisée par la mission NExT.
  • Genesis (lancement en 2001) était une mission de retour d'échantillons du vent solaire. La capsule contenant les échantillons s'est écrasée dans le désert de l'Utah. Les échantillons ont pu être sauvés et sont actuellement (janvier 2008) en cours d'analyse[3]. La sonde est toujours au point de Lagrange L1 en attente d'une éventuelle future mission[4].
  • CONTOUR (lancement en 2002) devait étudier les comètes Encke et Schwassmann-Wachmann-3. La sonde a été envoyée du cap Canaveral le 3 juillet 2002, le contact a été perdu le 15 août. L'enquête sur les causes de l'échec a révélé que la sonde s'est disloquée en plusieurs morceaux[5].
  • Deep Impact (lancement en 2005) a envoyé un impacteur afin de créer un cratère sur la surface de la comète Tempel 1. La sonde sera ensuite réutilisée par la mission EPOXI.
  • Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) est la onzième mission du programme Discovery. Elle doit cartographier avec une grande précision le champ gravitationnel et la structure interne de la Lune. Les deux sondes GRAIL ont été lancées le 10 septembre 2011 et se sont insérées en orbite lunaire le 31 décembre 2011 et le 1er janvier 2012. La mission s'est achevée le 17 décembre 2012 avec l'écrasement volontaire des deux sondes sur le sol lunaire.
  • MESSENGER (lancement en 2004) a étudié et cartographié la planète Mercure. La sonde s'est placée en orbite le . La mission s'est achevée en avril 2015 après l'épuisement des ergols.

Missions en cours[modifier | modifier le code]

Début mai 2015 les missions en cours sont les suivantes[2] :

  • Dawn (lancement en 2007) doit se placer en orbite autour des astéroïdes (4) Vesta puis (1) Cérès pour les étudier. La sonde a été lancée le 27 septembre 2007 et a atteint son premier objectif en août 2011 ; elle est actuellement (septembre 2011) en phase d'observation, en orbite à 680 km de Vesta[6].
  • Kepler (lancement en 2008) est un télescope spatial qui doit rechercher d'éventuelles planètes de taille comparable à la Terre situées dans ou proche de la zone d'habitabilité de leur étoile. Il a été lancé en mars 2009.

Mission sélectionnée en 2012 : Insight (N°12)[modifier | modifier le code]

InSight à la surface de Mars (vue d'artiste)
Article principal : InSight.

InSight, anciennement Geophysical Monitoring Station (GEMS), est la douzième mission du programme sélectionnée en aout 2012 face à Titan Mare Explorer (TiME) et Comet Hopper (CHopper). Cet atterrisseur qui doit être lancé en 2016 doit étudier la structure et la composition interne de la planète Mars afin de comprendre le processus de formation et d'évolution des planètes de type terrestre[7].

Mission sélectionnée en 2016 (N°13)[modifier | modifier le code]

L'appel à propositions de la treizième mission a été lancé par la NASA en février 2014. Pour cette mission plusieurs conditions financières ont été précisées par la NASA:

  • un tiers du cout de la mission peut être pris en charge par un partenaire international sans être inclus dans le plafond
  • 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 liste des finalistes doit être publiée en juin 2015 et la mission retenue sera choisie en septembre 2016. La sonde spatiale sélectionnée devrait être lancée fin 2021[8],[9].

La NASA a reçu 28 propositions de missions[10],[11] :

Étude des satellites de la Lune
  • NanoSWARM est un ensemble constitué de plusieurs nano satellites au format CubeSat qui doivent étudier le magnétisme lunaire, les magnétosphères à petite échelle et l'érosion spatiale[12].
  • MARE (Moon Age and Regolith Explorer) est un atterrisseur emportant un instrument capable de date l'age du régolithe sans avoir ramener d'échantillon sur Terre[13].
Étude des satellites de Mars Deimos ou Phobos
  • PANDORA (Phobos ANd Deimos ORigin Assessment) est un orbiteur équipé d'une propulsion électrique. Cette mission est proposée par le centre JPL de la NASA avec l'industriel Boeing[14].
  • PADME (Phobos And Deimos Mars Explorer) a recours à un engin spatial similaire à la sonde lunaire LADEE. Moins couteux que Pandora, il emporte moins d'instruments scientifiques. C'est une proposition du centre de recherche Ames de la NASA[15],
  • MERLIN (Mars-Moons Exploration, Reconnaissance and Landed Investigation) est proposé par l'Applied Physics Laboratory de l'Université Johns-Hopkins. Il s'agit d'un atterrisseur qui doit se poser sur Phobos.
Étude de Vénus
  • VASE (Venus Atmosphere and Surface Explorer) doit larguer des ballons dans l'atmosphère de la planète ainsi qu'un impacteur qui prendra des images du sol durant sa descente
  • RAVEN (Radar At VENus) est un orbiteur qui utilisera pour établir une carte à haute résolution de la surface. Cette mission est proposée par l'Université d'Alaska.
  • VERITAS (Venus Emissivity, Radio Science, InSAR Topography and Spectroscopy) est également une mission de cartographie radar proposée par le centre JPL.
Étude des planètes externes
  • IVO (Io Volcano Observer) doit survoler à plusieurs reprises la lune de Jupiter Io. Utilise des panneaux solaires. Proposé pour la sélection précédente avec un RTG[16].
  • Enceladus Life Finder doit survoler la lune de Saturne Encélade pour détecter des indices de vie dans les panaches de gaz libérés. Utilise des panneaux solaires de 43 mètres d'envergure[17].
Télescopes spatiaux pour l'étude du système solaire
  • Whipple utiliserait une nouvelle technologie pour détecter des objets situés au dela de l'orbite de Pluton. Candidat recalé de 2011.
  • NEOCam est une mission du centre JPL utilisant un nouveau capteur pour télescope destiné à détecter les géocroiseurs trop petits ou pas assez lumineux pour être observés par des télescopes terrestres. Candidate recalé en 2006 et 2011[18].
  • Kuiper doit être utilisé pour étudier les planètes externes et les objets de la ceinture de Kuiper[19].
Étude d'astéroïdes
  • Psyche est un engin spatial qui doit se placer en orbite autour de l'astéroïde Psyché qui présente la particularité d'être composé à 90% de métal.
  • Lucy est une mission d'étude des astéroïdes troyens
  • DARe (Dark Asteroid Rendezvous) est un engin propulsé par moteur ionique qui doit lui permettre d'étudier jusqu'à 9 astéroïdes.
  • BASiX (Binary Asteroid in-situ Explorer) étudiera un astéroïde présentant la particularité d'avoir un satellite.
Étude de comètes
  • CORE (COmet Radar Explorer) a pour objectif d'étudier la structure interne d'une comète avec un radar et de cartographier la surface de celle-ci
Étude de Mars
  • Mars Icebreaker Life est un atterrisseur martien proposé par le centre Ames destiné à poursuivre l'étude menée la sonde spatiale Phoenix sur les glaces des pôles.

Les missions d'opportunité[modifier | modifier le code]

Les « missions d'opportunité » du programme Discovery désignent des projets impliquant une participation financière limitée par le programme Discovery à un projet externe : fourniture d'un instrument scientifique, extension d'une mission existante pour remplir un objectif secondaire[20] :

  • ASPERA-3 est un instrument embarqué sur la sonde Mars Express (mission en cours en 2011) qui doit étudier l'interaction entre le vent solaire et l'atmosphère de la planète Mars.
  • Moon Mineralogy Mapper (M3) est un instrument embarqué sur la sonde lunaire indienne Chandrayaan-1 (mission achevée en 2009). L'instrument étudie la composition minéralogique de la Lune[21].
  • EPOXI est une mission secondaire de la sonde spatiale de la NASA Deep Impact consistant effectuer un survol de la comète 103P/Hartley. Le survol a été effectué en novembre 2010.
  • Stardust-NExT (pour New Exploration of Tempel 1), est une mission secondaire de la sonde spatiale Stardust consistant à survoler la comète Tempel 1 à une distance d'environ 200 kilomètres le , lui permettant ainsi d'effectuer une comparaison avec les données collectées par la sonde Deep Impact sur la même comète. La mission s'est achevée en mars 2011.
  • Strofio est un spectromètre de masse embarqué à bord de la sonde BepiColombo de l'Agence spatiale européenne (lancement 2014) qui doit analyser l'atmosphère de la planète Mercure.

Récapitulatif des missions Discovery[modifier | modifier le code]

Historique des lancements
Sonde spatiale Date lancement Lanceur Identifiant COSPAR Fin de mission Type Corps céleste étudié Caractéristiques Instruments scientifiques Résultats
1 NEAR Shoemaker 17/2/1996 Delta II 7925-8 1996-008A 12 février 2001 Orbiteur Astéroïde (433) Eros 487 kg Succès
2 Mars Pathfinder 4/12/1996 Delta II 7925 1996-068A 27 septembre 1997 Atterrisseur Mars 870 kg rover Sojourner, ... Succès
3 Lunar Prospector 7/1/1998 Athena II 1998-001A 31 juillet 1999 Orbiteur Lune 158 kg Succès
4 Stardust 7/1/1999 Delta II 7426 1999-003A 24 mars 2011 Retour d'échantillon Comète 81P/Wild 385 kg Succès
5 Genesis 8/8/2001 Delta II 7326 2001-034A 22 avril 2004 Retour d'échantillon Vent solaire 494 kg Succès
6 CONTOUR 3/7/2002 Delta II 7425 survol Comètes Encke et Schwassmann-Wachmann-3 775 kg Échec
7 Deep Impact 12/1/2005 Delta II 7925 2005-001D septembre 2013 Impacteur comète Tempel 1 973 kg Succès
8 GRAIL 10/9/2011 Delta II 7925-H10 2011-046 17/12/2012 Orbiteur Lune 2 x 202 kg Succès
9 MESSENGER 3/8/2004 Delta II 7925-H 2004-030A 30 avril 2015 Orbiteur Mercure 1093 kg Succès
10 Dawn 27/9/2007 Delta II 7925 H 2007-043A vers 2016 Orbiteur Astéroïdes (4) Vesta
puis (1) Cérès
1237 kg
propulsion électrique
(delta-v > 10km/s)
Succès
11 Kepler 7/3/2009 Delta II 7925-10L 2009-011A 2016 ? Télescope spatial Exoplanètes 1039 kg ouverture de 0,95 m. Succès
12 InSight mars 2016 Atlas V 401 Atterrisseur Mars sismomètre En cours de développement
13 vers 2021 Sélection en septembre 2016

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. (en) « Vision and Voyages for Planetary Science in the Decade 2013-2022 », Conseil National de la Recherche américain,‎ [PDF]
  2. a et b (en) « A Look Back at the Beginning:How the Discovery Program Came to Be », NASA (consulté le 28 mai 2011) [PDF]
  3. (en) Analyse des échantillons de Genesis
  4. (en) Site de la mission Genesis
  5. (en) « CONTOUR MISHAP INVESTIGATION BOARD REPORT MAY 31, 2003 », NASA,‎ [PDF]
  6. [1]
  7. (en) « New NASA Mission to Take First Look Deep Inside Mars », NASA,‎
  8. (en) « NASA Discovery Program Draft Announcement of Opportunity », SpaceRef,‎
  9. (en) Stephen Clark, « NASA receives proposals for new planetary science mission », Spaceflightnow,‎
  10. (en) Jason Callahan, « Discovery lives », thespacereview.com,‎
  11. (en) Jason Callahan, « Discovery Lives », The Planetary Society,‎
  12. (en) I. Garrick - Bethell et al., « NANOSWARM: A CubeSat Discovery mission to study space weathering, lunar magnetism and small scale magnetospheres », 46th Lunar and Planetary Science Conference (2015),‎ (lire en ligne)
  13. (en) Eric Hand, « Planetary science: The time machine », Nature,‎
  14. (en) C.A. Raymond et al., « PANDORA : unlocking the mysteries of the moons of Mars », 46th Lunar and Planetary Science Conference (2015),‎ (lire en ligne)
  15. (en) Pascal Lee et al., « PADME (Phobos And Deimos Mars Explorer) : A proposed NASA Discovery Mission to Investigate the two moons of Mars », 46th Lunar and Planetary Science Conference (2015),‎ (lire en ligne)
  16. (en) Alfred McEwen, « Io Volcano Observer », Lunar and Planetary Institute,‎
  17. (en) J.I. Lunine et al., « Enceladus Life Finder : The search for life in a habitable moon », 46th Lunar and Planetary Science Conference (2015),‎ (lire en ligne)
  18. (en) « NEOCAM Finding asteroids Before they find us », NASA JPL (consulté le 9 avril 2015)
  19. (en) Jim Bell et all, « Kuiper A Discovery class Observatory for Outer Solar System Giant Planets, Satellites and Small Bodies », NASA JPL,‎
  20. (en) « Discovery Program : missions of Opportunity », NASA (consulté le 28 mai 2011)
  21. (en) Présentation de l'instrument sur le site de la NASA - voir archive

Annexes[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

  • Programme New Frontiers (regroupe les missions de la NASA ayant les mêmes objectifs mais avec un coût supérieur)
  • Programme Flagship (regroupe les missions les plus ambitieuses d'exploration du Système solaire)
  • Planetary Science Decadal Survey Rapport décennal identifiant les objectifs scientifiques que doivent poursuivre les missions d'exploration du système solaire.

Lien externe[modifier | modifier le code]