Programme Explorer

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Le télescope infrarouge WISE.

Le programme Explorer est un programme de l'agence spatiale américaine, la NASA dont l'objectif est la réalisation de missions scientifiques à coût modéré et à fréquence rapprochée. Il s'agit du programme spatial le plus ancien de l'agence spatiale : le premier satellite de ce programme, Explorer 1, est lancé en 1958 et est également le premier satellite artificiel américain. Cet engin met en évidence les ceintures de Van Allen. En 2019, près de 100 missions sont lancés dans des domaines aussi divers que l'astronomie, l'héliophysique, l'exploration du Système solaire, l'étude de la magnétosphère terrestre, la cosmologieetc. Si aucun n'a eu la notoriété de missions phares beaucoup plus coûteuses comme Hubble, prises ensemble elles sont à l'origine du plus grand apport scientifique du programme spatial américain. Le programme Explorer est géré par le centre de vol spatial Goddard de la NASA. Il continue en 2019 à être à l'origine de nouveaux satellites scientifiques (en moyenne un par an).

Les différentes catégories de missions Explorer[modifier | modifier le code]

Les missions Explorer regroupent des missions scientifiques aux objectifs très variés (étude de la haute atmosphère terrestre, de la magnétosphère, du milieu interplanétaire, du Soleil, de l'astronomie, de la géodésie) et qui sont caractérisées par un coût réduit. Toutefois, certains satellites de la NASA ayant ces caractéristiques ne font pas partie de cette série.

Les missions Explorer sont depuis 1992 classées dans plusieurs catégories qui sont déterminées par leur coût et l'implication de la NASA[1] :

  • Medium-class Explorers (MIDEX) regroupe des missions dont le coût, lancement et exploitation compris, ne doit pas dépasser 180 M$, tel que WISE.
  • Small Explorers (SMEX) regroupe des missions dont le coût, lancement et exploitation compris, ne doit pas dépasser 120 M$. Par exemple le télescope à rayons X NuSTAR
  • University-class Explorers (UNEX) / SNOE rassemble des missions dont le coût, lancement et exploitation compris, ne doit pas dépasser 15 millions de dollars américains, comme le microsatellite CHIPSat.
  • Explorer (EX) regroupe des missions dont le coût sans le lancement ne doit pas dépasser 200 millions de dollars américains (2011). Par exemple, TESS.
  • Missions of Opportunity (MO) regroupe des participations scientifiques à des missions qui ne sont pas placées sous la responsabilité de la NASA. Celle-ci fournit par exemple un des instruments du télescope spatial japonais ASTRO-H. Le montant de l'investissement de la NASA sur une MO est plafonné à 35 millions de dollars américains.
  • Internationals comme INTEGRAL.

Historique[modifier | modifier le code]

Début du programme[modifier | modifier le code]

Pour l'année géophysique internationale (AGI) de 1958, l'Union soviétique et les États-Unis décident de développer chacune de leur côté un lanceur destiné à placer le premier satellite artificiel en orbite. Les américains choisissent de construire un nouveau lanceur dans le cadre du projet Vanguard de l'aéronavale de guerre américaine, mais celui-ci accumule les échecs et les soviétiques prennent la tête de la course à l'espace en mettant en orbite Spoutnik 1 le . L’équipe de Wernher von Braun, qui travaille sur un missile à moyenne portée pour l'armée de terre américaine et propose de le transformer en lanceur, obtient le feu vert pour développer celui-ci. Un petit satellite de 13,97 kilogrammes est rapidement développé par le Jet Propulsion Laboratory qui embarque notamment un compteur Geiger. Explorer 1 est lancé le et découvre la ceinture de Van Allen. Plusieurs petits satellites scientifiques sont développés et lancés sous l'appellation Explorer par l'Armée de Terre avant que la NASA ne soit créée le et ne prenne la suite.

Évolution du programme jusqu'à nos jours[modifier | modifier le code]

Depuis ses débuts, près d'une centaine d'engins rattachés à ce programme sont lancés (2019). Il s'agit de la la plus longue série de missions de l'histoire spatiale puisque les missions rattachées à ce programme continuent à être budgétées en 2019. La fabrication des premiers satellites Explorer est souvent confiée au Centre de recherche Langley ou au centre de vol spatial Goddard de la NASA. Par la suite, elle est souvent prise en charge par des universités ou des entreprises externes. Le programme Explorer est géré par le centre de vol spatial Goddard. Courant 2017, 13 missions sont encore opérationnelles.

On peut décomposer l'histoire du programme Explorer en quatre phases[2] :

  • Durant la première période (missions Explorer 1 à Explorer 5), les missions sont développées de manière prioritaire pour répondre à l'avance prise par l'Union soviétique avec le lancement du premier satellite artificiel Spoutnik 1. À l'époque, il est géré par les militaires.
  • À partir de Explorer 6 et jusqu'à Explorer 55 : le programme spatial est désormais confié à la NASA, qui prend le relais des militaires. L'agence spatiale développe de nombreuses missions scientifiques à faible coût lancées à un rythme élevé.
  • Au cours de la troisième période, le nombre de missions se raréfie dans un contexte budgétaire très défavorable lié au coût de développement de la navette spatiale américaine, à l'emphase mise sur les missions scientifiques à coût élevé et à la baisse drastique du budget spatial décidé par le président Nixon. Les quelques missions développées sont toutefois de taille nettement plus importantes que durant la période précédente. Aucune mission Explorer n'est lancée durant cette période au cours des années 1980, 1982, 1983, 1985 à 1988, 1990, 1991, 1993, 1994.
  • La mise en place de la politique du faster, better, cheaper dans la première moitié des années 1990 redonne vie au programme sans toutefois renouer avec la fréquence des lancements de la première décennie. Désormais les satellites ne sont plus développés au sein de l'agence mais donnent lieu à un appel d'offres dans le but de confier leur réalisation à des universités ou des sociétés. Les budgets alloués à la mission rentrent dans des contraintes précises : SMEX, MIDEX, etc. La première mission inaugurant cette nouvelle phase est Solar Anomalous and Magnetospheric Particle Explorer (SAMPEX) lancée en 1992.

Missions programmées pour 2023[modifier | modifier le code]

En août 2017, la NASA annonce qu'elle a pré-sélectionné trois propositions de missions de type MIDEX et trois Missions of Opportunity (MO). Les équipes de ces projets vont bénéficier chacun d'un budget (2 millions de dollars américains pour chaque mission SMEX et 500 000 dollars américains pour les MO) afin de mener à bien une étude de conception sur 9 mois. La NASA sélectionne en 2019 sur la base de ces travaux une mission de chaque type pour un lancement en 2023. Le budget d'une mission SMEX est limité à 250 millions de dollars américains tandis qu'une MO bénéficie d'un budget de 70 millions de dollars américains[3].

Les missions SMEX sont des observatoires spatiaux[3] :

  • Arcus (Exploring the Formation and Evolution of Clusters, Galaxies and Stars) a pour objectif d'étudier les étoiles, les galaxies et les amas de galaxies en spectroscopie rayons X à haute résolution afin d'observer les interactions entre ces objets ainsi que le gaz qui les entoure dont la température est porté à des millions de degrés.
  • FINESSE (Fast INfrared Exoplanet Spectroscopy Survey Explorer) doit étudier les processus qui conduisent à la formation des planètes et de leur climat ainsi que les mécanismes qui déterminent la composition chimique et la forme de leur atmosphère. À cet effet il utilise la spectroscopie en lumière visible et proche infrarouge pour observer l'atmosphère de 500 exoplanètes allant du type super-Terre aux géantes gazeuses.
  • SPHEREx (Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explore) observe l'ensemble du ciel en proche infrarouge pour étudier l'origine de l'Univers et observe l'origine et l'évolution des galaxies et détermine que certaines planètes hébergent la vie.

La mission SPHEREx est sélectionnée en février 2019 dans la catégorie MIDEX. Ce télescope spatial doit être lancé en décembre 2023[4].

Les trois missions d'opportunité sont [3] :

  • COSI-X (Compton Spectrometer and Imager Explorer).
  • TAO-ISS (Transient Astrophysics Observer on the International Space Station).
  • CASE (Contribution to ARIEL Spectroscopy of Exoplanets).

Nomenclature[modifier | modifier le code]

L'appellation Explorer ne résulte pas d'un choix des concepteurs des premiers satellites de la série mais est l'appellation donnée par le président des États-Unis au premier premier engin de la série une fois celui-ci en orbite. Cette appellation est officialisée lorsque la NASA reprend le programme initialement géré par les militaires c'est-à-dire à partir d'Explorer 6. Le centre de vol spatial Goddard, établissement de la NASA chargé du programme, désignait les premiers Explorer qu'elle conçoit en leur attribuant un chiffre précédé de S (comme scientifique). Parfois une lettre minuscule ou majuscule suivait ce nombre (par exemple S56a pour Explorer 9). Peu après des appellations particulières sont associées aux missions en fonction de leurs objectifs (par exemple AE pour Atmospheric Explorer) suivi d'une lettre correspondant à un numéro d'ordre au sein de cette sous série (par exemple IMP-A, IMP-B, IMP-C...). Ce système de désignation et celui avec un préfixe S ont coexisté quelques années. Pour rendre les choses encore plus compliquées, des missions initiées par d'autres établissements sont intégrées dans le programme Explorer durant cette période en conservant leur désignation d'origine (Injun, Solrad). Le numéro d'ordre qui est par ailleurs utilisé en association avec le nom du programme (Explorer 12) cesse d'être utilisé de manière officielle à partir d'Explorer 55 en 1975. Le nom du programme est toutefois rappelé dans la désignation de la mission qui se termine généralement par E ou EX (FUSE, GALEX), mais il y a de nombreuses exceptions[5].

Liste des missions Explorer passées et planifiées[modifier | modifier le code]

Missions Explorer[6],[7],[8]
Désignation Date lancement Lanceur Fin Masse Domaine Description Classification Commentaire Identifiant COSPAR
1 Explorer 1 Juno I 23 mai 1958 14 kg Atmosphère terrestre Détecte les Ceintures de radiations de Van Allen 1958-001A
2 Explorer 2 Juno I 15 kg Atmosphère terrestre Échec lanceur
3 Explorer 3 Juno I 27 juin 1958 14 kg Atmosphère terrestre Étude des particules énergétiques 1958-003A
4 Explorer 4 Juno I 5 octobre 1958 26 kg Atmosphère terrestre Étude des particules énergétiques lors
d'essais nucléaires dans l'espace
1958-005A
5 Explorer 5 Juno I Atmosphère terrestre Échec lanceur
-- Juno I Atmosphère terrestre Échec lanceur, dernier lanceur Juno I
-- S-1 Juno II Magnétosphère Échec lanceur
6 S-2 Thor-Able 64 kg Atmosphère terrestre Étude de la magnétosphère 1959-004A
7 S-1 Juno II 24 aout 1961 42 kg Magnétosphère Étude des particules énergétiques 1959-009A
-- S-46, S-1A Juno II Géodésie Échec lanceur
8 S-56 Juno II 51 kg Ionosphère Mesure de la composition atmosphérique de l'ionosphère 1960-014A
-- S-56 Juno II 51 kg Ionosphère Mesure de la composition atmosphérique de l'ionosphère Échec lanceur
9 S-56a Scout-X1 7 kg Atmosphère et sciences de la Terre Mesure de la densité atmosphérique 1961-004A
-- S-45 Astronomie Étude du Soleil Échec lanceur
10 P-14 Juno II 27 mars 1961 79 kg Plasmas et champs magnétiques Étude du champ magnétique entourant la Terre 1961-010A
11 S-15 Juno II 40 kg Astronomie Astronomie Gamma 1961-013A
-- S-45a Juno II Astronomie Étude du Soleil Échec lanceur
-- S-55 Scout X1 Atmosphère terrestre Atmosphère et sciences de la Terre Échec lanceur
12 EPE A Delta 38 kg Particules énergétiques Étude des particules énergétiques 1961-020A
13 S-55a Scout X1 86 kg Atmosphère et sciences de la Terre Étude des micrométéorites 1961-022A
14 EPE B Delta-A 40 kg Particules énergétiques Étude des particules énergétiques 1962-051A
15 EPE C Delta-A 45 kg Particules énergétiques Étude des particules énergétiques 1962-059A
16 S-55b Scout-X3 100 kg Atmosphère et sciences de la Terre Étude des micrométéorites 1962-070A
17 AE A Delta-B 185 kg Atmosphère et sciences de la Terre Étude de l'atmosphère 1963-009A
18 IMP A Delta-C 62 kg Atmosphère et sciences de la Terre Étude de la magnétosphère 1963-046A
19 AD A Scout-X4 7 kg Atmosphère terrestre Mesure de la densité atmosphérique 1963-053A
BE A / S 66 Delta-B 44 kg Atmosphère terrestre Étude de l'ionosphère et de la géodésie Échec lanceur
20 IE A Scout X4 44 kg Atmosphère terrestre Étude de l'ionosphère 1964-051A
21 IMP B Delta-C 62 kg Atmosphère terrestre Étude de la magnétosphère 1964-060A
22 BE B Scout-X4 52 kg Atmosphère terrestre Étude de l'ionosphère et de la géodésie 1964-064A
23 Explorer 23 Scout-X4 134 kg Atmosphère et sciences de la Terre Étude des micrométéorites 1964-074A
24 AD B Scout-X4 9 kg Atmosphère et sciences de la Terre Mesure de la densité atmosphérique 1964-076A
25 Injun 4 (en) (IE B) Scout-X4 40 kg Atmosphère terrestre Étude de l'ionosphère 1964-076B
26 EPE D Delta-C 46 kg Particules énergétiques Observation des particules de haute énergie 1964-086A
27 IMP C Scout-X4 60 kg Atmosphère terrestre Étude de la magnétosphère 1965-032A
28 IMP C Delta-C 58 kg Atmosphère terrestre Étude de la magnétosphère 1965-089A
29 GEOS A Delta-E 175 kg Atmosphère et sciences de la Terre Surveillance de la géodésie terrestre 1965-089A
30 Solrad 8 (SE A) Scout-X4 57 kg héliophysique et physique spatiale Surveillance des radiations solaires 1965-093A
31 DME A Thor Agena 99 kg Atmosphère terrestre Étude de l'ionosphère 1965-098B
32 AE B (en) Delta-C1 225 kg Atmosphère et sciences de la Terre Étude de l'atmosphère 1966-044A
33 IMP D Delta-E1 57 kg héliophysique et physique spatiale Étude de la magnétosphère 1966-058A
34 IMP F Delta-E1 75 kg Étude de la magnétosphère 1967-051A
35 IMP E Delta-E1 67 kg héliophysique et physique spatiale Étude de la magnétosphère 1967-070A
36 GEOS B Delta-E1 209 kg Atmosphère et sciences de la Terre Étude de la géodésie terrestre 1968-002A
37 Solrad 9 (SE B) Scout-B 119 kg Héliophysique et physique spatiale Surveillance des radiations solaires 1968-017A
38 RAE A Delta-J 189 kg Astronomie Astronomie radio 1968-055A
39 AD C Scout-X4 9 kg Atmosphère et sciences de la Terre Mesure de la densité atmosphérique 1968-066A
40 Injun 5 (IE C) Scout-X4 70 kg Atmosphère terrestre Étude de la magnétosphère 1968-066BA
41 IMP G Delta-E1 174 kg Atmosphère terrestre Étude de la magnétosphère 1969-053A
42 SAS A Scout-B 143 kg Astronomie Astronomie X 1970-107A
43 IMP H Delta-M6 288 kg Atmosphère terrestre Étude de la magnétosphère 1971-019A
44 Solrad 10 (SE C) Scout-B 119 kg héliophysique et physique spatiale Surveillance des radiations solaires 1971-058A
45 SSS A Scout-B 52 kg Atmosphère terrestre Étude de la magnétosphère 1971-096A
46 MTS A Scout-D1 136 kg Atmosphère et sciences de la Terre Étude des micrométéorites 1972-061A
47 IMP I Delta-1604 266 kg Atmosphère terrestre Étude de la magnétosphère 1972-073A
48 SAS B Scout-D1 174 kg Astronomie Astronomie X 1972-091A
49 RAE B Delta-1913 200 kg Astronomie Astronomie radio 1973-039A
50 IMP J[9] Delta-1604 272 kg Atmosphère terrestre Étude de la magnétosphère 1973-078A
51 AE C Delta-1900 658 kg Atmosphère et sciences de la Terre Étude de l'atmosphère 1973-101A
52 Injun 6 (en) (IE D) Scout-E1 52 kg Atmosphère terrestre Étude de la magnétosphère 1974-040A
53 SAS C Scout-F1 181 kg Astronomie Astronomie X 1975-037A
54 AE D Delta-2910 676 kg Atmosphère et sciences de la Terre Étude de l'atmosphère 1975-096A
55 AE E Delta-2910 721 kg Atmosphère et sciences de la Terre Étude de l'atmosphère 1975-107A
- Air Density Explorer Scout-F1 Atmosphère et sciences de la Terre Étude de la haute atmosphère Échec lanceur
56 ISEE-1 Delta-2914 340 kg Atmosphère terrestre Étude de la magnétosphère 1977-102A
57 IUE Delta-2914 470 kg Astronomie Astronomie ultraviolet 1978-012A
58 HCMM Scout-D1 134 kg Atmosphère et sciences de la Terre Cartographie thermique de la Terre 1978-041A
59 ISEE-3 (ICE) Delta-2914 479 kg héliophysique et physique spatiale Étude de la magnétosphère 1978-079A
60 SAGE Scout-D1 147 kg Atmosphère et sciences de la Terre Collecte de données sur les aérosols dans la stratosphère 1979-013A
61 Magsat Scout-G1 181 kg Atmosphère et sciences de la Terre Cartographie du champ magnétique terrestre près de la surface 1979-094A
62 DE 1 Delta-3913 424 kg Atmosphère terrestre Étude de la magnétosphère 1981-070A
63 DE 2 Delta-3913 403 kg Atmosphère terrestre Étude de la magnétosphère 1981-070B
64 SME Delta-2310 437 kg Atmosphère et sciences de la Terre Étude de l'atmosphère 1981-100A
65 CCE Delta-3924 240 kg Atmosphère terrestre Étude de la magnétosphère 1984-088A
66 COBE Delta-5920 2 206 kg Astronomie Astronomie micro-onde 1989-089A
67 EUVE Delta II 6920 3 280 kg Astronomie Astronomie ultra-violette 1992-031A
68 SAMPEX Scout-G1 158 kg Atmosphère terrestre Étude de la magnétosphère SMEX 1992-038A
69 RXTE Delta II 7920 2 955 kg Astronomie Astronomie X MIDEX 1995-074A
70 FAST Pegasus-XL 162 kg Atmosphère terrestre Étude des aurores boréales SMEX 1996-049A
71 ACE Delta II 7920 752 kg Héliophysique et physique spatiale Étude des particules solaires, interplanétaires et interstellaires MIDEX 1997-045A
72 SNOE Pegasus-XL 115 kg Atmosphère et sciences de la Terre Étude de l'atmosphère SMEX 1998-012A
73 TRACE Pegasus-XL 250 kg Héliophysique et physique spatiale Observation solaire SMEX 1998-020A
74 SWAS Pegasus-XL 282 kg Astronomie Astronomie sub-millimétrique 1998-071A
75 WIRE Pegasus-XL 187 kg Astronomie Astronomie infrarouge Échec, fuite du réfrigérant 1999-011A
76 TERRIERS Pegasus-XL HARPS 125 kg Étude de l'atmosphère Échec, tombe en panne peu après son lancement 1999-026A
77 FUSE Delta II 7320 1130 kg Astronomie Astronomie ultra-violette MIDEX 1999-035A
78 IMAGE Delta II 7326 494 kg Étude de la magnétosphère MIDEX 2000-017A
79 HETE-2 Pegasus-H 124 kg Astronomie Astronomie UV, X et gamma MO 2000-061A
80 WMAP Delta II 7425 840 kg Astronomie Astronomie micro-onde MIDEX 2001-027A
81 RHESSI Pegasus-XL 304 kg Héliophysique et physique spatiale Imagerie X et gamma des éruptions solaires SMEX 2002-004A
82 CHIPSat Delta II 7320 60 kg Astronomie Astronomie et spectroscopie ultra-violettes UNEX 2003-002B
83 GALEX Pegasus-XL 280 kg Astronomie Astronomie ultra-violette SMEX 2003-017A
84 SWIFT Delta II 7320 1470 kg Astronomie Astronomie gamma MIDEX 2004-047A
85 THEMIS A Delta II 7925 125 kg Héliophysique et physique spatiale Recherche magnétosphérique MIDEX 2007-004A
86 THEMIS B Delta II 7925 125 kg Héliophysique et physique spatiale Recherche magnétosphérique MIDEX 2007-004B
87 THEMIS C Delta II 7925 125 kg Héliophysique et physique spatiale Recherche magnétosphérique MIDEX 2007-004C
88 THEMIS D Delta II 7925 125 kg Héliophysique et physique spatiale Recherche magnétosphérique MIDEX 2007-004D
89 THEMIS E Delta II 7925 125 kg Héliophysique et physique spatiale Recherche magnétosphérique MIDEX 2007-004E
90 AIM Pegasus-XL 197 kg Atmosphère et sciences de la Terre Observation des nuages noctulescents SMEX 2007-015A
91 IBEX Pegasus-XL 107 kg Astronomie Observation des limites de l'héliosphère SMEX 2008-051A
92 WISE Delta II 7320 681 kg Astronomie Astronomie infrarouge MIDEX 2009-071A
93 NuSTAR Pegasus-XL 360 kg Astronomie Astronomie rayons X durs SMEX 2012-031A
94 IRIS Pegasus-XL 167 kg Astronomie Observatoire solaire dans l'ultraviolet SMEX 2013-033A
- GEMS 2014 (prévue) Astronomie Astronomie rayons X SMEX Mission annulée
- NICER 3 juin 2017 372 kg Astronomie Spectroscopie rayons X mous MO Instrument monté sur la poutre
de la Station spatiale internationale
- GOLD 25 janvier 2018 Ariane-5 37 kg Atmosphère terrestre Étude de l'ionosphère et de la thermosphère MO Instrument embarqué à bord d'un satellite commercial de communications géostationnaire
95 TESS 18 avril 2018 Falcon 9 350 kg Astronomie Détection d'exoplanètes EX 2018-038A
96 ICON 11 octobre 2019 Pegasus-XL 281 kg Atmosphère terrestre Étude de l'ionisphère terrestre MIDEX 2019-
- IXPE avril 2021 300 kg Astronomie Astronomie rayons X SMEX
- SPHEREx décembre 2023 178 kg Astronomie Astronomie infrarouge MIDEX

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. (en) « Explorer's Program : missions », NASA (consulté le 10 janvier 2014)
  2. Discovering the cosmos with small spacecraft, p. 265-266/281
  3. a b et c (en) « NASA Selects Proposals to Study Galaxies, Stars, Planets », sur NASA,
  4. (en) Stephen Clark, « NASA selects mission to probe the history of galaxies », sur spaceflightnow.com,
  5. Discovering the cosmos with small spacecraft, p. préambule
  6. (en) « Astrophysics and heliophysics explorer missions », sur NASA Goddard (consulté le 9 janvier 2014)
  7. (en) « Explorer missions », sur NASA Goddard (consulté le 9 janvier 2014)
  8. (en) Jonathan McDowell, « The NASA Explorer program of scientific satellites », sur Jonathan's Space Report (consulté le 20 avril 2018)
  9. (en) « IMP-8 Project Information », sur NASA/GSFC Security and Privacy Statement (consulté le 6 décembre 2014)

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • (en) Brian Harvey, Discovering the cosmos with small spacecraft, Springer Praxis, 2018, (ISBN 978-3-319-68138-2)
    Histoire du programme Explorer.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]