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Dawn et Kepler à la recherche de nouveaux mondes

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Deux nouvelles missions ont été sélectionnées le 21 décembre dernier dans le cadre du programme Discovery de la Nasa. L'une est une mission d'exploration, l'autre vise à répondre à la question qui taraude le plus la conscience collective : "sommes-nous seuls dans l'Univers ?"

Dawn (à gauche) et Kepler dans leur configuration de vol. Montage Futura-Sciences sur des documents Nasa et JPL.

Dawn

Dawn est proposée pour un lancement le 27 mai 2006, avec pour destination deux des plus grands astéroïdes de notre système solaire : Cérès et Vesta.

Le premier jour du dix-neuvième siècle devrait être marqué d'une pierre blanche dans l'histoire de l'astronomie. Et quelle pierre ! En ce 1er janvier 1801 en effet, l'astronome italien G. Piazzi observait pour la première fois ce qu'il croyait être une petite planète entre les orbites de Mars et Jupiter, là où, pensait-on alors, rien n'aurait dû se trouver. Baptisé Cérès, ce petit corps fut bientôt suivi par d'autres : la ceinture d'astéroïdes était découverte.

Cérès parcourt en 1680 jours son orbite à 414 millions de km du Soleil. Son diamètre est de 930 km, ce qui en fait le plus volumineux des astéroïdes. Quant à Vesta, troisième par ordre d'importance avec un diamètre de 510 km, il fut observé pour la première fois le 27 mars 1807 par H. Olbers, astronome allemand auquel on doit aussi la découverte de Pallas (1802), ainsi que l'explication de la nature des queues cométaires, mais aussi la théorie selon laquelle les astéroïdes seraient les résidus d'un seul corps s'étant fragmenté peu après la naissance du système solaire. Il est à noter que les masses additionnées de Cérès, Pallas et Vesta représentent la moitié de ma masse totale des quelque 18.000 astéroïdes connus à ce jour.

La surface de Cérès semble recouverte de roches et de minéraux primitifs contenant peut-être de l'eau sous forme de glace. La présence d'une atmosphère très ténue n'est pas exclue. Vesta paraît très différente, la nature des roches de surface, qui semblent composées essentiellement de laves basaltiques, rendent vraisemblable la présence en son sein d'un noyau de magma en fusion. Ses caractéristiques spectrales en font aussi le prototype d'une catégorie entière d'astéroïdes. Mais de nombreuses inconnues subsistent dans les deux cas, telles la présence éventuelle d'un champ magnétique, et surtout, la raison de ces différences physiques.

Le secret de la mission Dawn est le système de propulsion ionique de la sonde, digne de Star Trek, et déjà utilisé avec succès à bord de la sonde Deep Space 1. Ce système fournit un jet d'ions continu à une vitesse de plus de 100 000 km/h, et répartis en 3000 faisceaux de poussée très faible mais de très longue durée. Dawn sera capable, sous la seule puissance de son propulseur ionique, d'accélérer de 12 960 km/h par an. La très grande autonomie que procure ce système permettra à Dawn de croiser durant au moins neuf années dans la ceinture d'astéroïdes, se plaçant successivement en orbite autour de Vesta, puis de Cérès, à des distances comprises entre 120 et 890 km.

De nombreux renseignements sont attendus de cette mission, tels la forme, les dimensions et masses précises, la présence de cratères, la structure interne, ainsi que d'autres données plus spécifiques comme la composition, la densité et le magnétisme.

Ce projet du JPL (Jet Propulsion Laboratory) est dirigé par le Dr. Christopher T. Russel de l'université de Los Angeles.

Kepler

La pluralité des mondes habités, ou plus simplement susceptibles d'abriter la vie, reste une des grandes inconnues dont la réponse pourrait constituer un des évènements les plus importants du nouveau millénaire. Mais avant de spéculer sur les possibilités d'autres planètes de présenter des conditions biologiquement favorables, encore faut-il les détecter... Or, si jusqu'ici environ 80 d'entre elles ont bien été détectées autour d'autres étoiles, il ne s'agit que de planètes dont la masse représente au moins 318 fois à celle de Jupiter, soit des géantes gazeuses incompatibles avec le développement d'une forme de vie telle que nous la concevons. Les planètes telluriques de dimensions "terrestres" nous demeurent inaccessibles, complètement noyées dans l'éclat de leur étoile centrale.

Le rôle de Kepler sera de les détecter, et cela sans même quitter l'orbite terrestre. Son principal instrument - un photomètre - sera dirigé vers la constellation du Cygne, et observera en continu une région du ciel d'environ 100 degrés carrés, soit approximativement 500 fois la superficie de la Lune vue depuis la Terre. D'un seul regard, ce seront plus de 100.000 étoiles qui tomberont ainsi sous son regard et dont l'intensité sera mesurée en permanence avec une grande précision, afin de pouvoir détecter un phénomène bien précis : le passage d'une planète devant un disque stellaire.

Il s'agit actuellement du meilleur moyen d'affirmer la présence d'une planète extrasolaire. Mais depuis la Terre, et compte tenu des perturbations provoquées par l'atmosphère, il est impossible d'obtenir une précision suffisante pour l'observation de petites planètes. Qu'on en juge : pour un observateur situé en dehors du système solaire, le passage de l'énorme Jupiter devant le Soleil se traduirait par un affaiblissement de luminosité de 1 à 2%. Mais dans le cas de la Terre, cette diminution d'éclat n'atteindrait que le 1/10.000 ème. C'est ce défi que devra relever Kepler, grâce à des instruments extrêmement sensibles.

Kepler, une mission de la Nasa développée par le Ames Research Center, Moffett Field, Californie, devrait prendre la route de l'espace en octobre 2006. Sa durée de vie prévue est de cinq ans.

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