Le calendrier spatial et astronomique pour septembre 2015 : Lune, Mars, Jupiter, Saturne et au-delà…

Le calendrier spatial et astronomique du mois de septembre 2015.
Infographie : Gédéon. Crédit image : NASA

C’est l’Egypte et le delta du Nil qui sert de fond pour le calendrier du mois de septembre. L’image ISS028-E-18590 a été prise le 22 juillet 2011 par un membre d’équipage de l’expédition 28 à bord de l’ISS avec un Nikon D3S et un objectif de 28 mm de focale.

J’aime vraiment beaucoup les images de cette région vue de l’espace : une image similaire prise de nuit à moment de l’arrimage d’un ATV a déjà servi de quiz sur le blog Un autre regard sur la Terre.

Pour le mois de septembre, j’ai retenu trois dates emblématiques de la conquête spatiale. Direction la Lune, Jupiter et Saturne et retour vers le plancher des vaches :

13 septembre 1959 : lancement de Luna 2 (Ye-1) depuis le cosmodrome de Baikonour

Objectif Lune. La sonde transporte 391kg d'instruments scientifiques : magnétomètre tri-axial, détecteur de rayons cosmiques, détecteur de micrométéorites, détecteur de vent solaire. L’étage supérieur de la fusée emporte également un charge de sodium libérée à très haute altitude pour faciliter le suivi de la trajectoire et étudier le comportement du gaz dans l'espace. Après cinq essais infructueux des russes, c’est le premier engin construit par l’homme à atteindre un autre corps céleste : Elle atteint la Lune, comme l’étage supérieur de la fusée mais l’émetteur radio cesse de fonctionner au moment de l’impact (vitesse estimée à 3300 m /s). Luna 2 a confirmé l'absence de champ magnétique lunaire significatif. Luna a surtout permis de valider la présence du vent solaire grâce à son détecteur d’ions.

5 septembre 1977 : Lancement de Voyager 1

Trois semaines après Voyager 2, une fusée Titan 3E lance la sonde Voyager-1en direction de Jupiter et Saturne, puis Titan. Voyager 1 passe au plus près de Jupiter (278000 km de la surface) le 5 mars 1979. Le même jour, la sonde survole également les lunes de Jupiter : Io (à 18640 km), Ganymède, Europe puis Callisto. La sonde part ensuite en direction de Saturne, qu’elle survole en novembre 1980, avec ses satellites Titan, Dioné, Mimas et Rhéa.

La célèbre mosaïque dit « Portrait de famille » a été prise à environ 40 unités astronomiques de Terre, à 32° au-dessus du plan de l’écliptique. En septembre 2013, la NASA annonce que Voyager 1 a quitté l'héliosphère, la région d’'influence directe du Soleil, fin août 2012. Les instruments les plus gourmands ont déjà été mis hors tension et L’épuisement de la source d’électricité (trois générateurs thermoélectriques à radioisotope) ne devrait pas permettre de prolonger la mission au-delà de 2025.

Fin octobre 2015, Voyager 1 était à environ 20 milliards de kilomètres de la Terre (133 unités astronomiques). Les signaux envoyés par la sonde mettent 37 heures pour parvenir aux antennes de réception du Deep Space Network.

Image prise par la sonde Voyager 1 le 13 février 1979. A l’arrière-plan, Jupiter et, devant,
deux de ses satellites : Io, à gauche, et Europe, à droite.
Voyager 1 est alors à 20 millions de kilomètres de Jupiter. Crédit image : NASA / JPL

26 septembre 1993 : lancement du satellite d’observation SPOT-3 et du satellite de Géodésie Stella (48 kg)

SPOT-3 fournit ses premières images dès le 27 septembre (le sud de la Corse, Bonifacio et les îles Lavezzi mais il cesse de fonctionner plus tôt que sa durée de vie espérée : 14 novembre 1996 : SPOT-3 a été complètement perdu après des  défaillances successives de plusieurs de ses gyromètres, provoquant la perte de stabilité et du contrôle du satellite.  L’ancêtre, SPOT-1 a été réactivé à la suite de cette panne.

Le sud de la Corse, les îles Lavezzi et Bonifacio : la première image du satellite SPOT-3
prise le 27 septembre 1993. En bas, des responsables du programme SPOT au moment de la réception
de la première image : ils n’ont presque pas changé… Copyright CNES – Distribution Airbus Defence and Space.

Conquête spatiale : les autres dates anniversaires en septembre

On peut également se souvenir des évènements suivants :

• 17 septembre 1957 : à l’occasion du 100^ème anniversaire de la naissance de Tsiolkovsky Korolev déclare que l'URSS et les États-Unis vont mener des essais de fusées pour lancer les premiers satellites.
• 12 septembre 1962 : “We choose to go to the Moon“. Cinq mois après le vol historique de Youri Gagarine, à Houston (Rice University) le président John Fitzgerald Kennedy prononce le discours au cours duquel il annonce qu’un Américain posera le pied sur la Lune avant la fin de la décennie : « We choose to go to the Moon. We choose to go to the Moon in this decade and do the other things, not because they are easy, but because they are hard, because that goal will serve to organize and measure the best of our energies and skills, because that challenge is one that we are willing to accept, one we are unwilling to postpone, and one which we intend to win, and the others, too. ». Kennedy ne verra pas ce projet se concrétiser : il sera assassin à Dallas le 22 novembre 1963.
• 29 septembre 1962 : le Canada lance son premier satellite, Alouette 1, à l'aide d'un lanceur Thor-Agena depuis la base de Vandenberg en Californie. Le Canada devient ainsi la troisième nation, après l'URSS et les États-Unis, à avoir mis sur orbite un satellite, mais pas par ses propres moyens. Alouette 1 avait pour mission l'étude de l'ionosphère.
• 14 septembre 1968 : lancement de la sonde soviétique Zond 5. D’une masse au décollage de 5375 kg, elle survole la Lune à moins de 2000 km d’altitude le 18 septembre et prend également des photographies de la Terre. Elle effectue sa rentrée dans l’atmosphère terrestre le 21 septembre : c’est le premier objet humain à revenir de la Lune. Anecdote : elle emportait deux tortues de Horsfields, de mouches, vers de farine, des plantes, des graines, bactéries, Malgré une perte de poids, les tortues sont revenues sur Terre saines et sauves….
• 9 septembre 1975 : lancement de la sonde Viking-2 par  une fusée Titan 3 – Centaur à destination de  Mars. L'atterrisseur se pose sur Mars sur le site Utopia Planitia pratiquement un an plus tard,  le 3 septembre 1976. Il fonctionnera jusqu’au 11 avril 1980 (défaillance de la batterie) avec des prises de vues, des analyses du sol et de l’atmosphère, des mesures de séismicité et de recherche de molécules organiques.

Mosaïque d’images du site d’atterrissage de Viking 2, obtenue en combinant des images
noir et blanc à haute résolution et des images en couleurs à résolution réduite.
Crédit image : Edward A. Guinness, Washington University in St. Louis.

• 27 septembre 1975 : lancement à Kourou du satellite français D-2B Aura par une fusée Diamant BP-4. C’est le troisième et dernier lancement de la fusée Diamant dans sa version BP-4, la plus puissante. La série des pierres précieuses françaises (Agate, Topaze, Rubis, Emeraude, Saphir et Diamant) ouvre la porte au  lanceur européen Ariane. Il y aura eu au total 12 lancements de fusées Diamant : 4 fusées Diamant  A, 5 Diamant B et 3 Diamant BP4. Parmi les 4 lancées à Hammaguir, la première a mis en orbite Astérix, alias A1 le premier satellite français. Il y a eu au total trois échecs totaux ou partiels (orbite trop basse, défaillance du 2^ème étage et pas de séparation de coiffe). Avec une masse de 107 kg, D2B Aura a été  réalisé sous maîtrise d'ouvrage CNES par la Société Matra. Il emporte quatre expériences scientifiques en astronomie destinées à l'étude du rayonnement solaire ou stellaire dans l'ultraviolet et l'ultraviolet lointain.

Le satellite français D-2B Aura en intégration et essais chez Matra. Crédit image : CNES

• 1^er septembre 1979 : lancée en avril 1973, par une fusée Atlas / Centaur, la sonde américaine Pioneer-11, après avoir photographié Jupiter, survole Saturne pour la première fois, à 22000 km de la « surface ».  Le dernier contact date de novembre 1995.
• 17 septembre 1994 : premier vol de l’instrument PRONAOS à bord d’un ballon stratosphérique du CNES. PRONAOS est un instrument astronomique destiné à l’observation du milieu interstellaire galactique et le fond diffus cosmologique.
• 6 septembre 1996 : la sonde américaine survole pour la deuxième fois Ganymède, cette fois à une altitude de 2880 km. Le 7 septembre, elle passe à 441000 km de Io et à 673000 km d’Europe.

De gauche à droite, Io, Europe, Ganymède et Callisto, quatre lunes  de Jupiter photographiées
par la sonde américaine Galileo entre septembre 1996 et novembre 1997. Crédit image : NASA / JPL.

• 25 septembre 1997 : pour son troisième vol, Jean-Loup Chrétien décolle pour la première fois à bord d’une navette, Atlantis (mission STS-86). Destination : la station orbitale MIR. Il séjournera dans l’espace jusqu’au 6 octobre 1997. Atlantis est restée arrimée 6 jours à la station.
• 21 septembre 2003 : fin de mission pour la sonde Galileo : en fin de vie, elle est volontairement plongée vers la planète Jupiter. L’objectif est d’éviter une éventuelle contamination d’une des lunes de Jupiter : la sonde n’avait pas été stérilisée avant son départ et pouvait donc transporter des bactéries provenant de la Terre.
• 29 septembre 2004 : l'avion White Knight 1 décolle pour le vol 16P, Il emporte Space Ship 1, qui atteint en vol propulsé une altitude de près de 103 km. L’Ansari X Prize est formellement remporté le 4 octobre suivant, avec un second vol réussi en moins de deux semaines.
• 5 septembre 2008 : La sonde Rosetta survole l'astéroide 2867 Steins et transmet des images.
• 27 septembre 2008 : première EVA réalisée par un chinois, Zhai Zhigang pendant la mission Shenzhou 7.La Chine devient le troisième pays à réalise une EVA de manière indépendante.
• 12 septembre 2015 : les cosmonautes Padalka, Aimbetov et Mogensen reviennent sur Terre de l'ISS. Padalka détient le nouveau record de durée cumulée de séjour dans l’espace : 879 jours.

Les lancements du mois d’août 2015

Mois d’août, période de congés… Il y a eu seulement cinq lancements, entre le 19 et le 28 août :

• 19 août 2015, 11:50 UTC, Tanegashima (Y2) : lancement du  cargo HTV Kounotori de la JAXA à destination de l’ISS par une fusée H-IIB. Le cargo a une masse de 16,2 tonnes, dont 5,7 tonnes de fret. Le cargo HTV-5 s’est amarré à l’ISS le 24 août.
• 20 août 2015, 20:34 UTC, Centre Spatial Guyanais (ELA3) : une fusée Ariane 5 ECA (mission VA225) met en orbite GTO les deux satellites de communication Eutelsat 8 West B (5782 kg) et Intelsat IS-34 (3300 kg). Ce lancement, le quatrième de l’année 2015, est le cinquantième succès d’affilée pour Ariane 5.
• 27 août 2015, 2:31 UTC, Taiyuan (LC9) : une fusée Chang Zheng 4C  met en orbite le satellite d’observation Yaogan Weixing 27. Orbite héliosynchrone à une altitude moyenne de 1200 km, inclinaison de 100,5° (heure locale de passage : 09:30).
• 27 août 2015, 11:22 UTC, Sriharikota SLP : une fusée GSLV (Geosynchronous Satellite Launch Vehicle) Mk II, avec un étage supérieur cryogénique, met en orbite géostationnaire le satellite de télécommunications (GSAT-6). GSAT-6  a une masse de 2117 kg.
• 28 août 2015, 11:44 UTC, Baikonour (LC200) : le satellite de communication Inmarsat 5-F3 est mis en orbite géostationnaire par une fusée Proton-M/ Briz-M, de retour en vol après l’échec du lancement de Mexsat 1 en mai 2015. Construit par Boeing, Intelsat 5-F3 pèse 6070 kg et embarque 89 transpondeurs en bande Ka.

Lancement du satellite Inmarsat 5-F3 par une fusée Proton-M le 28 août 2015 depuis le cosmodrome
de Baikonour. Crédit image : Roscosmos

De la Terre à la carte : tout un cinéma avec les projections

Le point de vue et la perspective de la photographie du delta du Nil qui sert de fond au calendrier du mois de septembre posent une question complexe : comment passer de la Terre à la carte ? Comment réaliser les projections cartographiques. Une question qui en soulève beaucoup d’autres…

C’est l’occasion d’évoquer Gérard Mercator (1512 – 1594), alias Gerard de Kremer, considéré comme le fondateur de la géographie mathématique.

On se doute un peu que quelqu’un né à Rupelmonde, près d’Anvers, dans les dix-sept provinces, les Pays-Bas espagnols, allait s’intéresser de près à la géographie. Il est effectivement connu comme l’inventeur de la projection de Mercator, qu’il a définie en 1569.

Comment écraser la Terre sur une feuille de papier sans la déformer ?

On ne peut pas… Même si la terre était une sphère parfaite, on ne sait pas la découper pour en faire un surface place. Une surface qu’on peut « mettre à plat » sans l’étirer ou la déformer est une surface développable. Ce n’est pas le cas d’une sphère. Et en plus, la Terre n’est pas une sphère parfaite…

J’y reviendrai de manière plus détaillée dans un futur article mais la représentation d’une sphère sur un plan a donné du fil à retordre à des générations de mathématiciens : pour réaliser malgré tout une carte le plus fidèlement possible, on réalise une projection de la sphère terrestre sur une surface développable, qui peut ensuite s’étaler sur un plan. Le type de projection et le support dépend de l’usage qu’on veut faire de la carte. Quelles erreurs (angles, distances, surfaces) sont les moins gênantes et à quel endroit veut-on les minimiser ?

Selon la surface choisie (un cylindre, un cône ou un plan), on obtient les trois grandes familles de projections cartographiques :

• Les projections cylindriques.
• Les projections coniques.
• Les projections azimutales.

Les trois grandes familles de projections cartographiques : les projections cylindriques, coniques
et azimutales. Crédit image : Gédéon

Mercator est ainsi à l’origine d’une projection cylindrique tangente à l'équateur du globe terrestre. L’axe du cylindre est l’axe des pôles. L’avantage est de ne pas déformer les angles. L'échelle Est-Ouest est partout égale à l'échelle Nord-Sud. Par contre, la distance entre les parallèles augmentant avec la latitude. La projection de Mercator augmente et déforme beaucoup les surfaces au fur et à mesure qu’on s’éloigne de l’équateur.

Les cartes marines utilisent souvent la projection de Mercator : elle conserve les angles, ce qui facilite le travail des marins qui relèvent les angles avec un compas.

La projection Transverse universelle de Mercator (en anglais Universal Transverse Mercator ou UTM) est une autre projection cylindrique : l’axe du cylindre est perpendiculaire à l’axe des pôles.

La projection de Mercator et la projection transverse universelle de Mercator.
Crédit image : Gédéon

Le pape de la carte

Comme Galilée, Mercator a connu "quelques difficultés" avec les autorités religieuses qui l’accusaient d’hérésie... Un cratère lunaire porte son nom. A Toulouse, l’organisme en charge de l’océanographie opérationnelle, aussi : c’est Mercator-Océan…

En savoir plus :

• Les autres mois du calendrier 2015 du blog Un autre regard sur la Terre.
• Sur le site du CNES, un historique du CADMOS (Centre d'Aide au Développement des Activités en Micropesanteur et des Opérations Spatiales)
• Sur le site de la NASA (Jet Propulsion Laboratory), une synthèse en anglais des missions viking avec les principaux résultats obtenus.
• Des informations sur les missions Voyager et une page sur la position actuelle des deux sondes Voyager.
• A monter soi-même pour les courageux, une maquette en papier de Pioneer 10.