New Horizons : à la rencontre de Pluton

La planète Pluton photographié par l’instrument LORRI de la sonde New Horizon le 13 juillet 2015.
Au moment où l’image est prise, New Horizons est à environ 768000 km de Pluton.
Crédit image : NASA

Au plus près, très loin !

14 juillet : c’est une première que vient de réussir la NASA. La sonde New Horizons vient de passer au plus près de Pluton, après un voyage qui a duré plus de 9 ans (3462 jours).

New Horizons a traversé l’orbite de mars en avril 2006, a profité de son passage « à proximité » (2,3 millions de km) de Jupiter pour une manœuvre d’assistance gravitationnelle le 28 février 2007. L'orbite de la planète Saturne à été dépassée en juin 2008 et celle de Neptune il y a un peu moins d’un an, en août 2014.

Et aujourd’hui, à 11h49 UTC, à 4,77 milliards de kilomètres de la Terre, New Horizons est passé à 12550 km de Pluton. Très près et… très vite : 14 kilomètres par seconde.

Le défilé du 14 juillet : journée chargée pour New Horizons à l’approche de Pluton.
Crédit image : NASA

New Horizons va désormais poursuivre son voyage dans la « troisième zone », à l'intérieur de la "ceinture de Kuiper", une région des confins du système solaire découverte en 1992 et occupée par des milliers de petits corps célestes et de comètes.

Le voyage de New Horizons dans le système solaire et l’approche de l’orbite de Pluton.
Crédit image : NASA

4 juillet, 14 juillet, fête nationale ? Mission nationale…

New Horizons une mission 100% américaine, ce qui devient assez rare, contraintes budgétaires obligent. Pour New Horizons, même s’ils n’ont pas planté de drapeau à la surface de Pluton, les Etats-Unis ont choisi de travailler seuls pour démontrer leur savoir–faire.

Une caractéristique des missions de la NASA qui partent loin dans le système solaire : la source d’énergie. Alors que les missions européennes comme Rosetta ou bientôt Juice emportent des panneaux solaires géants, les américains ont fait le choix du nucléaire.

Comme sur le rover Curiosity de la mission MSL, New Horizons embarque un générateur thermoélectrique à radio-isotope (RTG) : Il convertit en électricité la chaleur fournie par la désintégration radioactive de 10,9 kg de dioxyde de plutonium 238 : cela fournit environ 240 watts sous 30 volts pour alimenter la sonde de 478. Les instruments consomment chacun entre 2 et 10 watts.

Vu de loin par un myope, New Horizon avec sa grande antenne ressemble à une poêle à frire biscornue. Le manche de la poêle est le générateur isotopique.

Vu d’ensemble de la sonde New Horizons et position des principaux instruments.
Crédit image : NASA

Seconde classe dans la troisième zone

Est-ce que le budget de la mission New Horizon aurait été voté si Pluton n’avait pas été une planète ?

Selon le dossier de presse de la NASA : 720 millions de dollars, pour la période 2001-2017, comprenant le développement de la sonde et des instruments, le lancement, les opérations, l’exploitation des données et les actions « education / public outreach », toujours très importantes pour la NASA.

Lorsque la mission New Horizons a été lancée en janvier 2006, on apprenait encore à l’école que Pluton était la neuvième planète du système solaire.

Plus maintenant… Quelques mois après le décollage de la fusée Atlas V qui emporte New Horizons, en août 2006, l'International Astronomical Union (IAU), dans sa résolution 5A, adopte une nouvelle définition pour caractériser une planète : « un corps de forme sphérique en orbite autour du Soleil et ayant "nettoyé" les environs de son orbite de tout corps susceptible de s’y trouver ».

En anglais dans le texte :

(1) A "planet" is a celestial body that (a) is in orbit around the Sun, (b) has sufficient mass for its self-gravity to overcome rigid body forces so that it assumes a hydrostatic equilibrium (nearly round) shape, and (c) has cleared the neighbourhood around its orbit.

(2) A "dwarf planet" is a celestial body that (a) is in orbit around the Sun, (b) has sufficient mass for its self-gravity to overcome rigid body forces so that it assumes a hydrostatic equilibrium (nearly round) shape, (c) has not cleared the neighbourhood around its orbit, and (d) is not a satellite.

(3) All other objects, except satellites, orbiting the Sun shall be referred to collectively as "Small Solar-System Bodies".

Pluto, le chien ou Pluto, le nain

Pluton ne remplit pas la condition (1c). C’est bien le nombre d’objets de taille comparable dans le voisinage de Pluton, et non son diamètre, environ deux fois plus petit que celui de la Lune, qui pose problème.  La résolution 6A enfonce le clou :

« Pluto is a "dwarf planet" by the above definition and is recognized as the prototype of a new category of trans-Neptunian objects. »

Pluton perd son statut de neuvième planète et devient une planète naine, avec Charon et Cerès… Pas vraiment à l’unanimité : 237 voix pour, 157 contre et17 abstentions. Une vraie controverse…

En paraphrasant très approximativement Neil Armstrong après son premier pas sur la Lune en juillet 1969, on pourrait dire que New Horizons a accompli un pas de géant vers la planète naine.

En août 2006, conférence de l’IAU (Union Astronomique Internationale) : l’annonce du résultat
des votes. Pluton rétrogradé en planète naine. La figurine du chien de Disney a marqué les esprits.
Crédit image : IAU

Pluton, l’ex-neuvième planète, devenue planète naine, grandit à nouveau…

Découverte en 1930, Pluton reste mystérieuse et mal connue. La très grande distance entre la Terre et Pluton ne facilite pas les observations : depuis la Terre, le diamètre apparent de Pluton peut être 100 fois plus petit que celui de Mars.

Même si le passage à proximité de Pluton est bref, les images et les données collectées par les instruments de New Horizons vont certainement changer notre vision de Pluton et alimenter la curiosité des scientifiques.

Par exemple, quelle est le diamètre de Pluton ? Cela va contribuer à redorer le blason de l’ex-neuvième planète : la NASA a annoncé le 13 juillet que Pluton était plus grand que ce qu’indiquaient la plupart des estimations : 2370 km de diamètre, selon des mesures dérivées d’images prises par la caméra LORRI.

Cela signifie aussi que la densité de Pluton est plus faible que ce qu’on estimait jusqu’à présent. Et que sa basse atmosphère (troposphère) est moins étendue.

LORRI a aussi observé Nix (35 kilomètres de diamètre) and Hydra (45 kilomètres de diamètre). Pour les plus petits satellites de Pluton, il faudra attendre de nouveaux résultats de New Horizons.

Pluton et Charon vus par l’instrument LORRI de New Horizons.
En haut, image prise le 8 juillet 2015. En bas, image prise le 11 juillet 2015
Crédit image : NASA

Pluton : carte d’identité de la planète X

En attendant d’autres découvertes, voici en guise de carte d’identité, les informations les plus à jour sur Pluton et Charon. Attendez-vous à quelques nouveautés dans les mois qui viennent :

• Pluton a été découvert par Clyde W. Tombaugh en 1930, à l’observatoire Lowell de Flagstaff (Arizona). On recherchait alors la planète X, un corps céleste pouvant expliquer les perturbations de l’orbite de Neptune.
• Pluton possède cinq Lunes, dont seulement 3 découvertes avant le lancement de New Horizons : Charon (1978), la plus grosse (1208 km), Nix et Hydra (2005), Styx (2011) et Kerberos (2012). Etonnant !
• Pluton parcourt son orbite autour du soleil en 248 ans.
• L’orbite est très elliptique : la distance moyenne au soleil est 5,9 milliards de kilomètres (40 UA) mais varie entre 4,4 milliards et 7,4 milliards de kilomètres.
• L’orbite de Pluton est également très inclinée par rapport au plan de l’écliptique : 17° (7° pour Mercure).
• Pluton est couché sur le côté : son axe de rotation est incliné de 118° par rapport au nord céleste, soit 28° sous le plan de l’écliptique.
• Pluton et Charon tournent tous les deux sur eux-mêmes en 6,4 jours terrestres environ et se montrent toujours leur même face. La paire Pluton - Charon peut être considérée comme une planète double.
• L’atmosphère est complexe (azote, monoxyde de carbone, méthane, etc.) avec des variations saisonnières importantes.
• La pression atmosphérique au sol est 50000 fois plus faible que sur Terre. La température au sol est estimée à -233°C.

Les tailles de Pluton et Charon comparées à celle de la Terre. Crédit image : NASA

Les grandes oreilles de la N(A)SA

Pluton, c’est loin… Bien au-delà de l’orbite de Neptune ! Les signaux radio émis par la sonde spatiale, qui voyagent à la vitesse de la lumière, mettent environ 4h30 pour atteindre les grandes antennes du Deep Space Network. Même avec un diamètre de 210 cm, l’antenne  de New Horizons ne permet pas de transmettre à haut débit : les images et les mesures sont enregistrées à bord et transmises au fil de l’eau. Cela explique pourquoi la NASA a d’abord publié une version en « noir et blanc » de la première image de cet article : les couleurs ne sont arrivées que plus tard.

Pluton, plus tard...

Je vous donne rendez-vous « un peu plus tard pour Pluton » pour partager de nouvelles découvertes de New Horizons…

Il va falloir attendre un peu… Vous trouvez que votre ligne ADSL « rame » ? Rassurez-vous ! Lorsqu’il a survolé Jupiter, New Horizons transmettait ses données à 38 kilobits par seconde. Au voisinage de Pluton, le débit moyen n’est plus que de 2 kilobits par seconde… Il faudra attendre 2016 pour que les données collectées par les instruments soient « téléchargées » sur la planète Terre.

Les plans d’observation de Pluton et de ses satellites par New Horizon et le calendrier de
transmission des données. Source : NASA

Pluto : Disney-moi un Pluton

En attendant, rêvons un peu... Si vous souffrez comme moi de paréidolie, vous verrez peut-être dans les images de Pluton prises par la caméra LORRI un personnage de dessin animé qui a été créé en 1930, l’année de la découverte de Pluton. Disney l’avait d’abord baptisé « Rover ».

Pluton ou Pluto : les images de Pluton prises par la caméra LORRI de New Horizons stimulent
l’imagination. Crédit image : Gédéon

En savoir plus :

• Les autres articles du blog Un autre regard sur la Terre dans les catégories « loin de la Terre » et « ailleurs dans l'espace ».
• Sur le site de la NASA :
  • Les pages sur la mission New Horizons.
  • Le dossier de presse sur le survol de Pluton par la sonde New Horizon.
  • Le dossier de presse sur le survol de Jupiter.
  • Le dossier de presse sur le lancement de la sonde New Horizon.
• La conférence de l’IAU en août 2006 et la nouvelle définition des planètes.
• Sur le blog Sciences2 de Sylvestre Huet (Libération), un article sur New Horizons et "24 hours of Pluto", une belle infographie (en anglais) publiée dans la revue Nature (9 juillet 2015).