Après bien des péripéties comprenant de nombreux reports et même une annulation de mission, la sonde américaine Dawn s'est enfin arrachée du sol de Floride pour un voyage à travers le système solaire qui devrait l'amener à visiter un astéroïde et une planète naine, témoins de notre passé.
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Construite par Orbital Sciences, basée en Virginie, DawnDawn ("aube" en anglais), justifie parfaitement son nom car pour la première fois la propulsion ionique sera utilisée au cours d'une mission opérationnelle. Inaugurée par Deep Space 1 et expérimentée avec la mission lunaire Smart-1, cette technologie autorise un rendement exceptionnel sur le long terme, la très longue duréedurée de fonctionnement du moteur compensant largement sa faible poussée.


Un moteur ionique en fonctionnement (ici, Deep Space 1). Crédit : Nasa/JPL.

Le vaisseau de 1217,7 kgkg a été équipé de trois de ces moteurs, d'une massemasse unitaire de 8,9 kg pour un volumevolume comparable à celui d'un ballonballon de basket et alimentés par une réserve de 425 kg de xénonxénon qui lui assure 2.000 jours d'autonomieautonomie en fonctionnement continu. Bien que la faible impulsion procurée par le fluide ionique éjecté par ses moteurs à près de 145.000 km/h prenne quatre jours pour accélérer Dawn de 100 km/h, elle sera néanmoins suffisante pour effectuer toutes les corrections et changements de trajectoire désirés, y compris la mise en orbiteorbite et le départ vers un second objectif.

Bonjour à Mars, en passant

Lancée le 27 septembre 2007 à 11 h 34 TU (après un bref report provoqué par un bateau de plaisance naviguant dans la zone de récupération en cas d'échec) du complexe 17b de Cap CanaveralCap Canaveral par une fusée Delta II Heavy avec étage supérieur Star 48, Dawn suit une trajectoire directe qui l'amènera à franchir l'orbite lunaire après une journée de navigation, propulseurspropulseurs ioniques activés.

Directement injecté sur une orbite solaire elliptique, le vaisseau spatial croisera Mars le 4 février 2009 à une distance de 500 km de façon à lui procurer une assistance gravitationnelleassistance gravitationnelle, augmentant sa vélocité de 4.020 km/h. Ce survolsurvol sera aussi mis à profit pour calibrer une partie de l'instrumentation de bord, ainsi que pour effectuer diverses observations de la planète. La sonde prendra ensuite la route de VestaVesta et CérèsCérès.

Image du site Futura Sciences
Dimensions comparées des principaux astéroïdes, dont Vesta et Cérès, avec la planète Mars. Crédit : Nasa/JPL.

Les collines de Vesta

Après une nouvelle orbite solaire, Dawn pénètrera dans la ceinture d'astéroïdesceinture d'astéroïdes et se dirigera vers Vesta, son premier objectif, un astéroïdeastéroïde de 458 x 578 km. Le 21 mai 2011, les techniciens entameront la phase d'approche et activeront les instruments de la sonde, qui débutera son programme d'observation. Alors que les moteurs ioniques décéléreront lentement l'appareil, les caméras de Dawn scruteront Vesta afin d'en disposer d'une cartographie complète à l'arrivée, mais aussi pour détecter d'éventuels satellites naturels ou autres débris dans son environnement. Le 14 août 2011, Dawn se placera en orbite polaire de 2.500 km autour de l'astéroïde. Celle-ci sera modifiée à plusieurs reprises, et abaissée à moins de 200 km de la surface afin de permettre des observations plus détaillées, notamment des neuf collines jusqu'ici mises en évidence à sa surface depuis la TerreTerre.

Cérè, planète naine, comme Pluton

Le 22 mai 2012, Dawn quittera définitivement Vesta et se dirigera vers son second objectif : Cérès, un astéroïde de 909 x 975 km dont les caractéristiques, notamment la forme relativement sphérique, l'ont fait incorporer dans la catégorie des planètes naines.

La phase d'approche débutera le 8 novembre 2014, selon un scénario identique à celui adopté pour Vesta. La mise en orbite interviendra le 1er février 2015, selon des paramètres qui restent à déterminer en fonction de l'étude préliminaire de la planète naineplanète naine. A ce moment, Dawn aura parcouru 4,9 milliards de kilomètres depuis la Terre.


Trajectoire de Dawn à travers le Système solaire. Crédit : NASA/JPL.

La phase primaire de la mission est prévue pour se terminer en juillet 2015. Dawn sera alors placée sur une orbite de sécurité, dite aussi de "quarantaine" à une altitude de 700 kilomètres.

Un vaisseau bien instrumenté

Dawn se présente comme un parallélépipède de 1,64 m de long, sur 1,27 m de large et 1,77 m de haut, équipé d'une antenne parabolique de 1,52 m de diamètre et de deux énormes panneaux solaires qui lui donnent une envergure hors-tout de 20 mètres.


Vue d'ensemble de Dawn. Crédit : Nasa/JPL.

Sa masse totale de 1217,7 kg comprend 747,1 kg pour le vaisseau lui-même, 425 kg de gazgaz xénon et 45,6 kg d'hydrazinehydrazine. Ses deux générateursgénérateurs solaires de 8,3 x 2,3 mètres de 63 kg chacun assurent une puissance totale de 10 kilowatts au départ de la Terre, diminuant en fonction de l'éloignement du SoleilSoleil, pouvant être accumulée dans une batterie nickel-hydrogène de 35 ampères-heure.


Un des panneaux solaires de Dawn durant son assemblage. Crédit : Nasa/JPL.

La sonde emporte trois groupes d'instrumentation scientifique, comportant une caméra à haute résolutionrésolution travaillant en lumièrelumière visible, un spectromètrespectromètre (visible et infrarougeinfrarouge) et un spectromètre gamma.

En outre, l'analyse des données radiométriques et optiques durant la mission fournira de nombreuses informations concernant les champs gravitationnels des deux astresastres, renseignant sur leurs propriétés et leur structure interne. Les scientifiques espèrent ainsi approfondir nos connaissances sur l'origine et le processus de formation de notre Système solaireSystème solaire, histoire dont témoignent les objets composant la ceinture d'astéroïdes, considérés comme des "fossiles planétaires".