10ème anniversaire - Atterrissage de Huygens sur Titan - 14 janvier 2005

Il y a exactement 10 ans, ce 14 janvier 2005, des centaines de spectateurs réunis à la Cité des Sciences et de l'Industrie (ainsi qu'ailleurs en France), en fin de matinée, et après avoir passé la nuit à attendre, assistent à l'atterrissage de la sonde européenne, plus exactement du module de descente/atterrisseur baptisé Huygens, sur la surface de Titan, le plus gros des satellites de la planète Saturne.

Le 15 octobre 1997, la mission Cassini-Huygens décolle depuis Cape Canaveral au sommet d'une fusée Titan IVB/ Centaur (qui était le plus puissant des lanceurs existants à l'époque).

Le décollage de la mission devait impérativement se dérouler sur une fenêtre de tir allant du 6 octobre au 15 novembre 1997, afin de bénéficier de l'assistance gravitationnelle de Jupiter.

D'une masse de plus de 5,7 tonnes (dont 3,1 tonnes de carburant et 350 kg pour Huygens), c'est la plus lourde mission spatiale jamais envoyée. Ne pouvant avoir la vitesse nécessaire par le lanceur, il faut donc compenser pour pouvoir aller vers Saturne : ce sera l'assistance gravitationnelle.

Pour accéder à Saturne, Cassini-Huygens a utilisé par deux fois l'assistance gravitationnelle de Venus, puis une fois celle de la Terre et une fois celle de Jupiter.

Pour aller dans la continuité des sondes Pioneer et Voyager, le principe d'une mission détaillée de Saturne et de son système prend place aux débuts des années 1980. Puis à la fin des années 1980, la NASA et l'ESA décident de collaborer ensembles. L'Agence Spatiale Italienne (ASI) les rejoindra.

Le principe d'une sonde (orbiter), développée par la NASA, et d'un atterrisseur (lander) développé par l'ESA, est mis en place (même si au tout début, ces rôles étaient inversés).

Le français Jean-Pierre Lebreton travaille sur cette mission et plus particulièrement sur Huygens, depuis 1984, et en deviendra le chef de mission.
Pour beaucoup, il est considéré comme ''le papa'' et le ''pilote'' de Huygens.

(Jean-Pierre Lebreton lors d'une conférence à l'Observatoire de Paris en 2012)

C'est pour rendre hommage à deux astronomes qui ont particulièrement étudié Saturne que la mission a été baptisée Cassini-Huygens :

- Giovanni Dominico Cassini (1625-1713), astronome italien naturalisé français, qui a découvert 4 satellites ainsi que la division des anneaux.

- Christian Huygens (1629-1695), astronome hollandais qui a découvert Titan, un des satellites de Saturne.

La sonde Cassini emporte trois Générateurs Thermoélectriques à Radio-isotopes (RTG) qui produit de l'énergie grâce au 38 kg de plutonium 238 embarqué. C'est grâce à ces générateurs que la sonde a pu fonctionner sans ses panneaux solaires. Autant dire, qu'à l'époque, les discussions avec les écologistes ont été un peu houleuses.

Le système de Saturne est fascinant. Des dizaines de lune et bien sûr les fameux anneaux.

Mais avec le passage des sondes Pioneer 11 et Voyager 1 et 2, c'est le satellite Titan qui a recueilli toutes les faveurs des scientifiques. Titan est l'objectif principal de la mission !

- Etude de la composition de l'atmosphère de Titan pour voir comment Titan est né et a évolué

- Etude des gaz de cette atmosphère (naissance et composition des aérosols par exemple)

- Etude des vents, températures, nuages, saisons ...

- Etude de la magnétosphère et de la ionisation

C'est la raison d'être de l'atterrisseur Huygens qui va étudier tout cela au cours de sa descente dans l'atmosphère de Titan jusqu'à son atterrissage à la surface.

Bien sûr, une étude la plus approfondie possible de Saturne et de son environnement sera aussi au programme. Ce sera le rôle de la sonde Cassini.

- Magnétosphère de Saturne

- Les Lunes de Saturne

- Les anneaux de Saturne

- Saturne elle-même

La sonde Cassini

Développée par le JPL (Jet Propulsion Laboratory), Cassini est la partie centrale et aussi principale de la mission. Elle emporte aussi l'atterrisseur Huygens.

Le poids de Cassini et de Huygens est donc de 5 712 kg comme nous l'avons vu (masse à vide de 2 125 kg et 3 627 kg de carburant).

Cassini mesure 6,7 mètres de haut et 4 mètres de large et possède une antenne grand grain de 4 mètres de diamètre en haut et trois antennes en bas.

A l'intérieur de plusieurs modules empilés, la sonde possède également une douzaine d'instruments scientifiques.

L'atterrisseur Huygens

Développé par l'ESA, Huygens pèse 352 kg.

L'atterrisseur fait 1,3 mètre de diamètre et est entouré par un bouclier thermique de 2,7 mètres de diamètre.

Pratiquement durant tout son trajet, Huygens est en sommeil, et n'est réveillé que tous les six mois lors des contrôles de vérifications.

Les batteries n'ont qu'une durée de vie d'environ 3 heures maximum en comptant les 2h30 de descente avant le poser sur la surface.

Huygens transporte six instruments.

C'est le 1er juillet 2004 que Cassini-Huygens se met en orbite autour de Saturne.

Le 26 octobre, un premier survol de Titan est effectué à 1 200km puis un second le 16 décembre.

Plusieurs manoeuvres de correction sont ensuite faites par Cassini pour se placer sur la bonne trajectoire de largage de Huygens qui arrivera en mode balistique car étant dépourvu de moyens moteurs.

Le 25 décembre 2004, Cassini largue Huygens sur une trajectoire de descente qui va durer 22 jours jusqu'à son arrivée dans l'atmosphère. 

Le 14 janvier 2005, à 11h13 (heure de Paris) Huygens entame sa descente dans l'atmopshère. Cassini reste dans l'axe afin de servir de relais pour la transmissions des données.

C'est à 1 270 km  d'altitude que Huygens commence sa rentrée dans l'atmosphère de Titan. Les frottements font que le bouclier thermique chauffe à 1 700° tandis que la vitesse diminue. Huygens est réveillée un quart d'heure avant le début de sa descente dans l'atmosphère.

Un premier parachute (dit parachute pilote) de 2,6 s'ouvre à environ 160-180 km et éjecte le bouclier thermique arrière (à 11h17). 2,5 secondes plus tard, c'est au tour du parachute principal de 8,3 mètres de se déployer. Puis une minute plus tard, le bouclier avant est éjecté et l'émetteur radio se met en marche. Il faut 67 minutes pour recevoir un signal.

Une première photo est prise à environ 140 km d'altitude et les premières mesures sont effectuées.

15 minutes après, on largue le parachute principal, et un autre de 3 mètres s'ouvre. Le radar d'altitude se met en route à 60 km. Entre 35 et 30 km, il y a de fortes turbulences qui secouent Huygens.

Un phare s'allume à quelques secondes du toucher afin d'éclairer le sol.

A 13h34, Huygens touche le sol à 17 km/h sur ce qu'il semble être de la glace un peu boueuse.

Huygens touche la surface de Titan par 10° 17' 37" S, 163° 10' 39" E.

Des photos sont faites.

La sonde continuera d'émettre et de transmettre jusqu'à épuisement de ses batteries.

(la première photo du sol de Titan prise par Huygens)

C'est une réussite totale ... Huygens devient l'engin terrestre le plus lointain s'étant posé sur un corps céleste.

La mission principale de Cassini devait durer de 2004 à 2008. Puis en 2008, elle a été prolongée jusqu'en 2010 (Cassini Equinox Mission), puis encore prolongée jusqu'en 2017 (Cassini Solstice Mission).

Il est prévue que la fin de mission pour Cassini soit un plongeon dans Saturne aux alentours du 15 septembre 2017.

Crédit : ESA / NASA
             Collection Stéphane Sebile / Spacemen1969
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