Représentation de la sonde Lucy à proximité d'un astéroïde troyen. © Nasa, Southwest Research Institute
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La sonde Lucy est partie pour un long voyage à la rencontre d'astéroïdes « fossiles »

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[EN VIDÉO] Lucy, la nouvelle sonde de la Nasa qui explorera les astéroïdes troyens  Le 16 octobre, la Nasa enverra dans l'espace sa nouvelle sonde, Lucy. L'appareil se dirigera vers Jupiter afin d'étudier les astéroïdes gravitant sur la même orbite que la géante gazeuse, appelés "Troyens". Les études menées par Lucy permettront d'en apprendre plus sur l'histoire du système solaire. 

La Nasa lançait le 16 octobre la sonde Lucy, nouveau vaisseau d'exploration destiné à l'étude des astéroïdes dits « troyens », se situant sur la même orbite que Jupiter. Après un départ réussi, la mission de Lucy devrait s'étendre sur 12 ans et devrait lui permettre de fournir aux chercheurs des clés de compréhension sur la formation du Système solaire. 

Lucy est-elle en passe de devenir le nouvel explorateur phare de la Nasa ? La sonde lancée samedi 16 octobre à 11 h 34 (heure française), a décollé à bord d'une fusée Atlas V depuis le Kennedy Space Center à Cap Canaveral, en Floride. Une heure après, Lucy s'est détachée du second étage du lanceur. En une trentaine de minutes, les panneaux solaires de la sonde ont rapidement été déployés, débutant ainsi la phase d'alimentation en énergie des instruments. C'est alors le début d'une exploration spatiale longue de 12 années qui débute pour Lucy, qui connaît des déconvenues quelques heures après le lancement.

Lancement de la sonde Lucy, à bord d'une fusée Atlas V, depuis le Kennedy Space Center à Cap Canaveral. © Nasa, Bill Ingalls

Un premier problème technique à affronter

L'agence spatiale américaine a rapidement confirmé que les panneaux étaient correctement ouverts et fonctionnels, mais un problème a rapidement été pointé : l'un des deux panneaux solaires serait mal verrouillé. Les ingénieurs de la Nasa se sont néanmoins montrés rassurants, indiquant que l'alimentation en énergie de la sonde se déroulait correctement. Dans un communiqué du 17 octobre, l'agence explique que « l'équipe analyse actuellement les données de l'appareil afin de comprendre la situation et d'élaborer une solution permettant de déployer pleinement le panneau solaire ».

Si la Nasa se veut optimiste, il reste difficile de prévoir l'impact de cette anomalie sur le long terme. Les panneaux solaires jouent un rôle important dans le déroulement de la mission. Sur les 800 kilos de la sonde (à vide), les deux panneaux solaires pèsent à deux 154 kilos, soit 77 kilos chacun et mesurent 7,3 mètres de diamètre chacun. Couvrir une telle surface permettra à la sonde de continuer à capter la lumière émise du Soleil lorsqu'elle survolera les abords de Jupiter, l'orbite de la planète et des astéroïdes troyens étant très éloignés de l'astre, à 747 millions de kilomètres (ou 5 unités astronomiques).  

L'un des panneaux solaires de Lucy pleinement déployé lors d'un test effectué en janvier 2021 par les ingénieurs de Lockheed Martin. © Lockheed Martin, Nasa

Un long voyage inédit

Lucy entame donc un trajet long de six ans vers les astéroïdes dits « troyens ». Ces derniers sont des groupes composés de plusieurs astéroïdes situés dans l'orbite de Jupiter, aux points de Lagrange L4 et L5, soit suivant ou précédant de 60° la géante gazeuse. La sonde évoluera dans une orbite proche de celle de la Terre dans sa rotation autour du Soleil. L'appareil réalisera une première assistance gravitationnelle autour de la planète en octobre 2022, puis une seconde en décembre 2024. Avec une vitesse avoisinant les 108.000 km/h, Lucy partira donc à la rencontre des Troyens. Lors de sa traversée de la ceinture d'astéroïdes située entre Mars et Jupiter, en 2025, la sonde survolera brièvement (52246) Donaldjohanson, l'un des principaux corps de cette région du Système solaire.

L'arrivée dans le secteur des Troyens L4 ne se fera qu'en août 2027. Lucy mettra alors à disposition son arsenal d'instruments pour commencer à étudier la composition et la géologie de quatre astéroïdes : (11351) Leucos, (15094) Polymèle, (21900) Oros et (3548) Eurybate, 11351 Leucos. En 2030, une troisième et dernière assistance gravitationnelle sera réalisée par Lucy, à 640 kilomètres de distance de la Terre, avant de partir vers la dernière étape de son aventure : le point de Lagrange L5. Elle y survolera alors le système astéroïdal double composé de (617) Patrocle et Ménétios.

Les sept astéroïdes que survolera et étudiera Lucy au cours de sa mission. © Nasa's Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab

La Nasa n'a pas encore prévu de prolonger la mission de Lucy au-delà de 2033. La sonde devrait, d'ici-là, nous apporter des clés de compréhension sur l'histoire du Système solaire, permettant de valider ou infirmer la théorie expliquant l'actuelle répartition des planètes autour du Soleil, appelée modèle de Nice. 

Pour en savoir plus

Qui est Lucy, la sonde spatiale qui va décoller samedi pour un long voyage ?

Article de Dorian de Schaepmeester, publié le 16/10/2021

Le 16 octobre, la Nasa lancera sa sonde Lucy qui se dirigera vers les astéroïdes troyens de Jupiter, corps célestes gravitant autour du Soleil sur la même orbite que celle de la géante gazeuse. Lucy, opérationnelle jusqu'en 2033, réalisera plusieurs missions d'étude concernant les astéroïdes.

La Nasa se lance dans la conquête des astéroïdes troyens de Jupiter. L'agence spatiale lancera le 16 octobre une sonde à destination de ces corps célestes situés aux abords de l'orbite de la géante gazeuse. Dénommée Lucy, l'appareil voyagera pendant six ans avant d'effectuer la majorité de ses observations entre 2027 et 2033. Lucy se consacrera à l'étude de ces astéroïdes, afin de déterminer leurs origines et de confirmer ou invalider le modèle de Nice, expliquant la disparité des corps célestes à l'origine de la formation du Système solaire.

Lucy ou l'origine du Système solaire

Le projet d'étude des astéroïdes troyens remonte à plusieurs années. Les planétologues américains Harold Levison et Cathy Olkin, du SwRI (Southwest Research Institute) dans le Colorado, sont à l'origine de l'élaboration de la sonde Lucy en 2010. Ambitieux, le projet est alors intégré en 2014 au programme d'exploration du Système solaire lancé en 1992 par la Nasa, Discovery. Après des années de recherches, la sonde commence à être construite en 2019, durant deux ans. Lucy devrait effectuer des relevés précis des corps troyens grâce à ses instruments de précision : une caméra haute résolution nommée L'LORRI (pour Lucy's LOng Range Reconnaissance Imager), une autre caméra servant à la navigation, la TTCam et deux spectromètres, le premier permettant de dresser une imagerie dans le spectre du proche infrarouge (L'Raph) et l'autre étant un spectromètre infrarouge appelé L'TES (pour Lucy's Thermal Emission Spectrometer). 

Les ingénieurs insérant le réservoir de propergol à l'intérieur de la sonde. © Lockheed Martin Space

Cette pléthore d'instruments offrira à Lucy et aux chercheurs du Southwest Research Institute une opportunité d'en apprendre plus sur ces astéroïdes encore inexplorés. Durant leurs survols, la sonde relèvera divers éléments détaillant la composition des corps, leurs structures ou encore leurs masses, avec pour objectif de réaliser une véritable étude sur l'évolution du Système solaire et les interactions passées avec ses différents objets célestes.

Lancement à suivre le samedi 16 octobre.

Après son lancement, Lucy va profiter de l'assistance gravitationnelle de la Terre à deux reprises avant de se diriger vers les Points de Lagrange L4 et L5, où se situent les systèmes d'astéroïdes (Troyens L4 et Troyens L5) que la sonde étudiera. Car ces corps célestes, gravitant dans l'orbite de Jupiter, la précédant ou la suivant de 60°, pourraient être l'une des clés de compréhension de la formation du Système solaire.

Schéma du trajet qu'effectuera Lucy après son lancement, avec ses différentes manœuvres d'assistance gravitationnelle. © Nasa, Southwest Research Institute

Le modèle de Nice à l'épreuve

Lucy se concentrera sur six astéroïdes : le système double (617) Patrocle et Ménétios, (15094) Polymèle, (3548) Eurybate, (11351) Leucos, (21900) Oros. Ces astéroïdes permettront de remonter aux origines du Système solaire, car ayant subi l'influence gravitationnelle des planètes lors de la naissance du Système solaire actuel. Le modèle de Nice, détaillé dans une étude publiée en 2005 dans la revue Nature, dispose de la théorie suivante : longtemps après la dissipation du disque protoplanétaire, les géantes gazeuses (Jupiter, Saturne, Neptune et Uranus) se seraient progressivement éloignées du Soleil pour rejoindre leurs orbites actuelles, provoquant ainsi des perturbations dans l'orbite de corps plus légers et l'agrégation de systèmes tels que les troyens L4 et L5, le nuage d'Oort ou encore la ceinture de Kuiper. 

Représentation d'un disque de gaz protoplanétaire d'une étoile, duquel sont formées les planètes. © Nasa, JPL/Caltech

La petite sonde de la Nasa et du Southwest Research Institute pourra-t-elle confirmer ou infirmer l'une des théories des plus populaires sur la formation du Système solaire ? Réponse à la fin de la mission de Lucy planifiée par l'agence spatiale américaine, en 2033.

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