N° 39–2001: L'ESA et la NASA conviennent d'un nouveau scénario de mission pour Cassini-Huygens

Un nouveau scénario de mission a été défini afin de régler le problème de communication radio de la sonde Huygens et de récupérer la totalité du retour scientifique de la mission Cassini-Huygens vers Saturne et vers son satellite géant Titan.

Après six mois d'investigations et d'analyse conduites par un groupe de travail conjoint ESA/NASA chargé du reprofilage de la mission Huygens (HRTF), la haute direction des deux agences spatiales et les membres de la communauté scientifique responsables de Cassini-Huygens ont décidé d'apporter plusieurs modifications à la mission. Celles-ci permettront d'obtenir un retour des données scientifiques d'Huygens proche de 100 %, sans qu'il y ait d'incidences sur la mission nominale principale de Cassini après la troisième rencontre avec Titan.

Ces modifications ont été apportées en raison d'un défaut de conception dans le système de télécommunications d'Huygens. En effet, ce problème empêchait le récepteur d'Huygens de compenser le décalage de fréquence, résultant de l'effet Doppler (**), entre le signal émis par la sonde et celui reçu par l'orbiteur. Cela aurait entraîné la perte de la plus grande partie des données uniques envoyées par la sonde au cours de sa descente à travers l'atmosphère dense de Titan.

Pour faire en sorte que cette sonde pionnière puisse envoyer le plus grand volume de données possible, le HRTF a proposé d'adopter un nouveau calendrier pour les premières orbites de Cassini autour de Saturne. Le scénario arrêté d'un commun accord prévoit de raccourcir les deux premières orbites de Cassini autour de la planète aux anneaux et d'en rajouter une troisième qui assure la nouvelle géométrie requise pour la mission d'Huygens en direction de Titan.

Selon ce nouveau scénario, l'arrivée dans la banlieue de Saturne reste fixée au 1er juillet 2004, mais le premier survol de Titan par Cassini aura désormais lieu le 26 octobre, suivi par un autre le 13 décembre. La sonde Huygens amorcera son périple vers Titan le 25 décembre et entrera dans l'atmosphère de ce satellite 22 jours plus tard, le 14 janvier 2005, soit sept semaines après ce qui était initialement prévu.

Afin de réduire le décalage Doppler du signal d'Huygens, l'orbiteur Cassini survolera les sommets des nuages de Titan à une altitude nettement supérieure à celle qui était initialement prévue, en l'occurrence à 65 000 km au lieu de 1 200 km. Cette orbite plus élevée offre en outre l'avantage que Cassini pourra préserver sa mission de référence de quatre années dans le système de Saturne en retrouvant son plan orbital initial à la mi-février 2005.

« Toute mission spatiale complexe peut donner lieu à des problèmes », déclare John Credland, Chef du Département des projets scientifiques de l'ESA. « La manière dont une organisation résout de tels problèmes permet de juger de son efficacité ».

Ce nouveau scénario de mission aura certaines incidences sur les ergols de réserve de Cassini et en consommera environ un quart d'ici la fin des quatre années de la mission. Plusieurs modifications doivent également être apportées au système de télécommunications d'Huygens pour que celui-ci ait une efficacité maximale. Cela inclut le préchauffage de la sonde pour améliorer le réglage du signal transmis, la commande en continu par l'orbiteur pour que le récepteur fonctionne en mode non-Doppler, ainsi que des modifications du logiciel de bord de la sonde.

« Je suis très heureux qu'une bonne solution technique ait été trouvée », précise Kai Clausen, Responsable du projet Integral de l'ESA et vice-président du HRTF. « Mais beaucoup de travail doit encore être fait. Nous devons désormais réaliser la conception détaillée, la mise en oeuvre, la validation et les essais au cours des prochaines années ».

« Il existe encore des incertitudes, comme le choix exact du site d'atterrissage, mais il s'agit là de problèmes mineurs », explique Jean-Pierre Lebreton, Responsable scientifique du projet Huygens pour l'ESA. « L'important est que nous ayons trouvé la solution. Maintenant nous allons l'affiner plus avant».

David Southwood, Directeur du Programme scientifique de l'ESA, et Edward Weiler, Directeur associé chargé des sciences spatiales à la NASA ont tous deux donné leur accord à cette nouvelle formule de mission et ont demandé au HRTF de passer le relai aux équipes de projet en juillet pour la mise en oeuvre des recommandations conjointes.

(**) L'effet Doppler mesure la différence de ton entre une onde (par exemple une onde radio) émise et une onde reçue lorsque la source de l'émission et le récepteur se déplacent l'un par rapport à l'autre.

Note aux rédactions

Cassini-Huygens est une mission conjointe de la NASA et de l'ESA, avec la participation de l'Agence spatiale italienne (ASI), qui a été lancée par une fusée Titan IVB/Centaur le 15 octobre 1997 et qui atteindra Saturne en 2004. Elle se compose de l'orbiteur de la NASA, Cassini, et de la sonde de l'ESA, Huygens. Tandis que Cassini continuera son exploration de Saturne et de ses anneaux, la sonde Huygens effectuera une descente en parachute à travers l'atmosphère de Titan. Voilé par une brume orange qui masque sa surface, Titan est l'un des objets les plus mystérieux de notre Système solaire. Par sa taille, il en est le deuxième plus gros satellite naturel (après Ganymède qui tourne autour de Jupiter) et il est le seul dont l'atmosphère est dense. Celle-ci suscite la curiosité des chercheurs car on pense qu'elle ressemble à celle qui entourait la Terre au début de son existence.

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