Le réveil d’Huygens

La séparation de Huygens
2 septembre 2004

Après sept ans de voyage, la sonde européenne Huygens, montée sur l’orbiteur Cassini, est parvenue en orbite autour de Saturne. Elle entame désormais son réveil en vue de son largage en décembre à destination de Titan.

La Côte d’Azur est connue pour attirer les célébrités du monde entier. Ce que l’on sait moins, c’est qu’il lui arrive aussi d’envoyer des ambassadeurs bien au-delà des limites de notre planète. En effet, c’est sur le site d’Alcatel Space à Cannes, à une vingtaine de minutes à pied de la célèbre Croisette, qu’a été conçue la sonde Huygens qui plongera dans l’atmosphère de Titan, la plus grosse lune de Saturne, le 14 janvier prochain.

A six mois de cette échéance, le 14 juillet dernier, les équipes cannoises étaient donc à pied d’œuvre pour participer au premier « check-up » de la sonde après le succès de l’insertion en orbite du composite Cassini-Huygens, deux semaines auparavant. Les opérations étaient menées depuis l’ESOC, le centre de contrôle opérationnel de l’ESA à Darmstadt, en Allemagne.

« En fait, nous avons effectué des vérifications de l’état de santé de la sonde tous les six mois depuis le lancement et ce dernier bilan est le 14e en sept ans », rappelle Anne-Marie Schipper, responsable du programme Huygens chez Alcatel Space. « La différence, c’est que cette fois-ci nous sommes autour de Saturne ».

L’arrivée dans le domaine saturnien, qui était l’une des phases critiques de la mission, avec une mise à feu du moteur principal de Cassini pendant 96 minutes et deux passages dans le plan des anneaux à faible distance de la planète géante, s’est déroulée sans anicroche.

« Nous avons confirmation que la sonde est en parfaite santé, tout est nominal » annonce Jean-Pierre Lebreton, chef de projet scientifique d’Huygens à l’ESTEC, le centre technique de l’ESA à Noordwijk, aux Pays-Bas.

Réactiver les batteries

Cross-sectional view of the Huygens probe
La sonde Huygens en coupe

Les activités importantes du « réveil » de la sonde commenceront en septembre. « Nous allons changer de rythme, un peu comme avant un lancement », explique Anne-Marie Schipper. Cela va passer par une remise en route de tous les équipements de la sonde et notamment par la réactivation des batteries, qui sont restées inertes depuis sept ans. Dépourvue de générateurs solaires, la sonde Huygens a en effet été alimentée jusqu’à présent par l’orbiteur Cassini, qui tire lui-même son énergie de générateurs nucléaires radio-isotopiques. Une fois séparée de Cassini, elle ne pourra plus compter que sur ses batteries chimiques.

Fin 2003, des essais de puissance ont été effectués sur des batteries identiques - stockées sur Terre depuis le lancement - dans les laboratoires, spécialisés de l’ESTEC. Un test de réactivation a aussi été effectué en Allemagne avec le modèle d’ingénierie de la sonde dans le courant du mois de juillet.

« Le stockage sur Terre offrait de moins bonnes conditions que celles rencontrées par les vrais batteries dans l’espace » note Anne-Marie Schipper. « Néanmoins, les performances obtenues ont été meilleures que ce que nous avions prévu. »

Autre réactivation de grande importance, celle du « minuteur » d’Huygens. C’est lui qui activera les équipements à bord de la sonde vingt jours après son largage et quelques heures avant qu’elle n’aborde l’atmosphère de Titan. Par la suite, ce seront des accéléromètres qui déclencheront les activités automatiques lors de la rentrée proprement dite.

7, 13 voire 22 ans pour toucher au but

Cassini - Huygens preparation : descent module
Intégration du module de descente de Huygens

L’établissement cannois d’Alcatel Space, qui constituait alors la division Satellites d’Aerospatiale, a été sélectionné en 1991 comme maître d’œuvre de la sonde Huygens, à la tête d’une équipe de 40 industriels et laboratoires répartis dans toute l’Europe. Les activités industrielles proprement dites ont débuté l’année suivante. L’intégration de la sonde proprement dite a eu lieu chez DASA (aujourd’hui Astrium), à Ottobrunn, en Allemagne.

Depuis le 15 octobre 1997, Huygens est dans l’espace et l’un des grands défis aurait pu être de maintenir les équipes chez les industriels.

« Huygens est un programme passionnant et les gens ne le quittent pas vraiment », plaisante Anne-Marie Schipper. Cette ancienne du centre de recherche aéronautique et spatial des Pays-Bas (NLR) n’a rejoint l’équipe qu’en 2002, mais « la vieille équipe » est toujours là pour apporter son soutien. « Le directeur de programme est parti l’an dernier, mais il est toujours là quand on en a besoin. L’ingénieur système est là depuis le début. »

Du côté des scientifiques, « le sentiment est un mélange d’impatience et de nervosité » confie Jean-Pierre Lebreton. Il faut dire que certains travaillent sur ce programme depuis plus de 20 ans, la première proposition scientifique à l’ESA remontant à 1982 ! Mais il y a peu de temps pour les états d’âme : « il reste beaucoup à faire jusqu’au largage et nous sommes un peu sous pression ».

« Les scientifiques ont toujours été très impliqués dans l’ingénierie de la mission », confirme Anne-Marie Schipper. « Tout au long de la mission nous avons eu des réunions communes tous les trois ou quatre mois et nous avons trouvé une façon de travailler ensemble très ouverte, avec des contacts directs entre les industriels, les laboratoires, l’ESA et le Jet Propulsion Laboratory qui gère la partie américaine ».

Premier aperçu de Titan

Titan révèle une partie de ses secrets

Alors que débute le réveil d’Huygens, les équipes scientifiques européennes et américaines ont commencé à collecter des informations sur Titan avec un premier survol (à 339 000 km) dès le 3 juillet. Les premiers résultats ont été présentés à Paris au cours de l’assemblée du Committee for Space Research (Cospar), le 23 juillet.

A bord de Cassini, le spectromètre infrarouge composite a ainsi mesuré les différences de température dans l’atmosphère australe de Titan. Ces mesures ont permis d’établir une carte de la vitesse des vents dans la haute atmosphère. Des pointes à 500 km/h ont été repérées au niveau de l’équateur. « C’est 10 fois plus vite que Lance Armstrong » plaisante Mike Flasar, du Goddard Space Flight Center (GSFC) de la NASA, responsable des études sur le spectre et les vents de Titan.

En outre, des prises de vues par le spectromètre de cartographie visible et infrarouge ont permis la première détection du rayonnement du méthane dans la haute atmosphère, vers 600 km d’altitude, au-dessus de la face éclairée de Titan. Ces images suggèrent aussi l’existence d’un très gros cratère et d’une vallée de 2 000 km de long, « comparable à Valles Marineris sur Mars » selon Bob Brown de l’Université de l’Arizona à Tucson, responsable de l’imagerie spectrale de l’atmosphère et de la surface de Titan.

« Il ne s’agit encore que de résultats préliminaires qui doivent être confirmés au cours d’un atelier au GSFC début septembre » tempère Jean-Pierre Lebreton, « mais ils correspondent parfaitement à la gamme de valeurs retenues pour la conception d’Huygens, ce qui est plutôt encourageant ! »

Dernières consignes de vol

Cassini-Huygens approaching Saturn
La descente vers Titan

Un prochain survol de Titan, à tout juste 1 200 km de distance, est prévu le 26 octobre.

Toutes ces données vont venir enrichir les modèles d’atmosphère déjà réalisés à partir des observations des sondes Voyager, du télescope Hubble, de l’observatoire infrarouge ISO de l’ESA ou des occultations d’étoiles observées par les télescopes terrestres.

« Nous pouvons décider d’ajuster l’angle d’entrée dans l’atmosphère de plus ou moins un degré en fonction des dernières mesures que nous aurons » explique Jean-Pierre Lebreton. La décision sera prise mi-novembre, un mois avant le largage.

« Après la séparation, ce sera 20 jours de vol balistique et de silence » soupire Anne-Marie Schipper, « nous ne retrouverons le contact qu’une fois dans l’atmosphère, lorsque la sonde éjectera son capot supérieur et commencera à transmettre ses mesures. Et encore faudra-t-il attendre que celles-ci nous soient relayées par Cassini ! »

La mission principale d’Huygens ne durera que 2h30, le temps de traverser, d’analyser et de caractériser l’atmosphère de Titan, qui pourrait être très similaire à celle de la Terre à la veille de l’apparition de la vie. Cassini pourra relayer les émissions d’Huygens pendant 4h30 avant de passer hors de portée, ce qui laisse espérer que des mesures puissent même être transmises de la surface, si jamais Huygens survit à un atterrissage sur un sol dont aujourd’hui encore on ne sait pratiquement rien.

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