Une mission, deux destinations pour la sonde spatiale Dawn

Lancé aujourd'hui par la Nasa, le vaisseau spatial automatique Dawn va explorer une région du système solaire restée pratiquement dans l'état où elle se trouvait il y a quatre milliards d'années. Il va y visiter Cérès et Vesta, deux corps célestes, et passera de l'un à l'autre en utilisant l'énergie solaire.<--break-->

Cap Canaveral (Floride), ce jeudi à 7h34, heure locale : une classique mais puissante fusée Delta-2 Heavy emporte le vaisseau spatial automatique Dawn dans l'espace, à direction, non pas de la ceinture d'astéroïdes, sa destination finale, mais de la planète Mars. Car, si puissante soit-il, ce lanceur ne peut expédier son colis de 1,2 tonne directement vers les astéroïdes.

Mars va l'y aider au moyen de la technique appelée assistance gravitique. C'est un peu comme quand on lance une balle de ping-pong sur les pales d'un ventilateur en rotation. Votre balle va être relancée avec une forte accélération et, momentanément, le ventilateur va très légèrement ralentir.

C'est ce qui va se passer quand Dawn frôlera Mars : l'année martienne va s'allonger de quelques nanosecondes, et Dawn va accélérer suffisamment pour être propulsé vers la ceinture d'astéroïdes sans consommer une goutte de carburant ! La ceinture d'astéroïdes, mémoire de l'univers

La ceinture d'astéroïdes est formée de corps célestes dont la croissance a été bloquée par la formidable gravitation de leur voisin Jupiter qui, en les empêchant de s'assembler pour former une planète saine, les a condamnés à rester sous la forme d'un cortège de débris.

Ce coin du système solaire est donc resté une image de ce qu'était notre galaxie au moment de la formation des planètes, il y a quatre milliards d'années. D'où le nom choisi pour le vaisseau, Dawn (« aube » en anglais).

Dawn ne se contentera pas de nous envoyer ces superbes photos auxquelles la Nasa nous a habitués, mais, au moyen de spectromètres, il dressera aussi une carte de la composition chimique de Vesta et Cérès sur une profondeur de l'ordre du mètre.

Pourquoi deux destinations au lieu d'une ? La première raison est simplement financière : lancer un vaisseau spatial coûte moins cher qu'en lancer deux. Mais il existe aussi des raisons scientifiques : les instruments de mesure du vaisseau ne doivent être calibrés qu'une seule fois, et feront les mêmes erreurs (infinitésimales) pour les deux visites.

Les corps célestes Vesta et Cérès, deux cibles idéales

Ce sont les masses relativement importantes de Cérès et Vesta qui ont d'abord guidé le choix des chercheurs. Une insertion en orbite autour d'un objet massif est un peu moins difficile, et donc un peu moins risquée, qu'autour d'un caillou céleste insignifiant.

Les deux astéroïdes retenus sont aussi intéressants par leurs différences. D'après ce que nous en connaissons grâce aux télescopes Hubble et Keck, Vesta semble absolument aride, alors que le sous-sol de Cérès paraît contenir une bonne quantité d'eau. Cette dernière est sphérique avec un diamètre de près de 1 000 km, tandis que Vesta est un patatoïde de 560 km de long.

Ces caractéristiques vont permettre de comparer les évolutions, en fonction de leur taille et de leur composition d'origine, de deux corps célestes qui font partie des éléments de construction de notre système solaire.

La mission deux-en-un, une première rendue possible grâce au moteur ionique

C'est la première fois qu'un engin automatique va visiter un second corps céleste après s'être inséré en orbite autour d'un premier. Ce genre de manoeuvre nécessite l'utilisation d'un propulseur et donc une source d'énergie.

La Nasa aurait pu charger à bord de Dawn le carburant et le comburant nécessaires à un propulseur chimique traditionnel. Problème : c'est lourd, et la méthode interdit une prolongation éventuelle de la mission.

Les ingénieurs du Jet Propulsion Laboratory (JPL) ont donc choisi d'équiper l'engin de la Nasa d'un moteur ionique. Fondamentalement, un tel propulseur n'est pas différent de ses homologues chimiques.

Un propulseur chimique accélère des molécules neutres dans une direction, ce qui provoque une accélération du vaisseau dans le sens opposé. Un moteur ionique fait pareil, mais en accélérant des ions qu'il neutralise ensuite. Certes, le moteur ionique n'est pas un V8 : passer de 0 à 100 km/h lui prend quatre jours… Mais cette accélération est gratuite et propre.

Pour accélérer des ions, il faut un champ électrique et pour maintenir ce champ, il faut une source de courant électrique. Cela pourrait être un réacteur au plutonium mais, comme Dawn ne se trouvera pas à une distance trop grande du Soleil (même pas quatre cents millions de kilomètres), ses concepteurs l'ont équipé de panneaux solaires.

Cette technique avait été testée avec succès en même temps qu'une dizaine d'autres sur le vaisseau Deep Space de 1999 à 2001. Le moteur ionique de Dawn n'est donc plus un prototype que l'on essaie. Comme tous les autres appareils embarqués dans le vaisseau, ce moteur est opérationnel et a déjà fait ses preuves. Il faut dire qu'en cette période de restrictions budgétaires, la Nasa n'a pas le droit à l'erreur.

► Le site sur Dawn proposé par la Nasa et le JPL.