La mission New Horizons de la NASA nous a beaucoup appris sur Pluton, la planète naine de glace. Mais le vaisseau spatial a dépassé Pluton si rapidement que nous n'avons obtenu que des images haute résolution d'un côté de la planète, le soi-disant «côté rencontre». New Horizons nous a fait un grand bond en avant dans la compréhension, mais d'une certaine manière, il a posé plus de questions qu'il n'y a répondu.
La prochaine étape est clairement un orbiteur, et maintenant la NASA commence à en considérer sérieusement un.
La NASA a accordé un financement au Southwest Research Institute (SwRI) pour commencer à développer l'idée. La SwRI est chargée d'étudier «les attributs importants, la faisabilité et le coût d'une éventuelle future mission d'orbiteur de Pluton».
C'est loin d'être sûr. Cette étude est l'une des 10 approuvées par la NASA avant la prochaine enquête décennale sur les sciences planétaires. L'étude développera les exigences de conception pour un orbiteur et sa charge utile, fera quelques estimations préliminaires des coûts et évaluera les risques pour les nouvelles technologies nécessaires à la mission. Les résultats de cette étude seront transmis à la National Academy Planetary Decadal Study qui commencera en 2020.
New Horizons a visité Pluton avant de pénétrer plus profondément dans la ceinture de Kuiper et de visiter le MU69 2014, un objet de ceinture de Kuiper (KBO) également connu sous le nom d'Ultima Thule. Le vaisseau spatial pourrait même visiter un troisième KBO. L'orbiteur de Pluton proposé suivrait une voie similaire.
"Nous sommes ravis d'avoir cette opportunité d'informer les délibérations de l'enquête décennale avec cette étude", a déclaré le Dr Carly Howett de SwRI, qui dirige l'effort. "Notre concept de mission est d'envoyer un seul vaisseau spatial en orbite autour de Pluton pendant deux années terrestres avant de s'éloigner pour visiter au moins un KBO et une autre planète naine KBO."
Les travaux antérieurs du SwRI sur un orbiteur Pluton ont jeté les bases de cette étude. En 2018, SwRI a utilisé ses propres fonds de recherche pour développer l'idée d'une tournée orbitale qui pourrait enquêter sur Pluton puis se diriger plus loin dans la ceinture de Kuiper.
"... il est possible d'utiliser les aides à la gravité de la plus grande lune de Pluton, Charon, pour échapper à l'orbite de Pluton et retourner dans la ceinture de Kuiper ..."
Dr Alan Stern, Southwest Research Institute
«Dans une étude financée par la SwRI qui a précédé cette nouvelle étude financée par la NASA, nous avons développé une visite orbitale du système Pluton, montrant que la mission était possible avec les lanceurs de capacité prévus et les systèmes de propulsion électrique existants», a déclaré le Dr Alan Stern du SwRI, chercheur principal. de la mission New Horizons ainsi que de l’étude financée par le SwRI. «Nous avons également montré qu'il était possible d'utiliser des assistances gravitationnelles de la plus grande lune de Pluton, Charon, pour échapper à l'orbite de Pluton et retourner dans la ceinture de Kuiper pour explorer plus de KBO comme MU69 et au moins une autre planète naine pour la comparer à Pluton. "
Le principal obstacle dans une mission d'orbiteur à Pluton est le propulseur. Il faut beaucoup de propulseur pour orbiter autour de Pluton et étudier ses lunes, son atmosphère, ses interactions avec le vent solaire et d'autres aspects du système de Pluton. Mais l'étude de 2018 a montré qu'un orbiteur de Pluton pouvait utiliser les assistances gravitationnelles du satellite Charon de Pluton pour étudier Pluton pendant plusieurs années, et pouvait utiliser la même assistance gravitationnelle pour se diriger plus profondément dans la ceinture de Kuiper. Ceci est similaire à la façon dont la mission Cassini a utilisé la grande lune Titan de Saturne.
«C'est révolutionnaire», a déclaré Stern à propos de l'étude de 2018. "Auparavant, la NASA et la communauté des sciences planétaires pensaient que la prochaine étape de l'exploration de la ceinture de Kuiper serait de choisir entre" aller en profondeur "dans l'étude de Pluton et de ses lunes ou" aller plus loin "en examinant des objets plus petits de la ceinture de Kuiper et une autre planète naine pour comparaison avec Pluton. La communauté des sciences planétaires a débattu de la prochaine étape. Nos études montrent que vous pouvez faire les deux en une seule mission: cela change la donne. »
Le plan 2018 a également permis une rencontre rapprochée avec Charon, le plus grand satellite de Pluton, ainsi qu'avec d'autres survols lunaires.
Tiffany Finley est responsable des logiciels à la division Sciences et ingénierie spatiales de SwRI. "Cette tournée est loin d'être optimisée, mais elle est capable de faire cinq survols ou plus de chacune des quatre petites lunes de Pluton, tout en examinant les régions polaires et équatoriales de Pluton à l'aide de changements de plan", a déclaré Finley. "Le plan permet également une rencontre rapprochée avec Charon avant de plonger dans l'atmosphère de Pluton pour échantillonner avant que l'engin utilise Charon une dernière fois pour s'échapper dans la ceinture de Kuiper pour de nouvelles missions", a-t-elle déclaré.
L'étude de 2018 a également montré qu'un orbiteur de Pluton pouvait utiliser le même système de propulsion aux ions xénon que la mission Dawn pour se rendre à d'autres objets de la ceinture de Kuiper. Il a également montré que l'orbiteur pouvait entrer en orbite autour d'une autre planète naine dans la ceinture de Kuiper.
"Qui aurait pensé qu'une seule mission utilisant des moteurs de propulsion électrique déjà disponibles pourrait faire tout cela?" Stern a parlé de l'étude de 2018. "Maintenant que notre équipe a montré que la communauté des sciences planétaires n'a pas à choisir entre un orbiteur de Pluton ou des survols d'autres corps dans la ceinture de Kuiper, mais peut avoir les deux, j'appelle cette mission combinée le" standard d'or "pour le futur Pluton et exploration de la ceinture de Kuiper. »
Il existe plusieurs obstacles auxquels un orbiteur de Pluton doit faire face. L'un est la communication de données. New Horizons ne disposait que de 16 Go de stockage de données et a mis 16 mois pour transmettre toutes les données du survol de Pluton à la Terre. Cela ne fonctionnera évidemment pas pour un orbiteur. C’est simple d’augmenter le stockage des données, mais un système de transmission de données beaucoup plus puissant sera nécessaire.
C’est un bon signe que la NASA a décidé de financer une étude plus détaillée sur la proposition du SwRI de Pluto Orbiter. SwRI possède une solide expérience en gestion de mission, notamment Juno, New Horizons et IBEX. Ils ont également développé des technologies et des instruments pour plusieurs missions de la NASA et de l’ESA.
Grâce à New Horizons, nous savons que Pluton est beaucoup plus complexe que nous ne le pensions. Nous savons que la surface de Pluton est beaucoup plus active que ce que nous aurions pu imaginer. Nous savons que Pluton a une atmosphère, et nous pensons que Pluton avait autrefois du liquide à sa surface. Pluton peut également avoir un océan souterrain, probablement lié au soi-disant cœur de Pluton, la région de Tombaugh.
New Horizons ne nous a vraiment donné qu'un instantané de Pluton. C'est un instantané extrêmement séduisant, mais le survol n'a duré que 24 heures environ, et il y a encore beaucoup à apprendre.
Plus:
- Communiqué de presse: SwRI PLANIFIE LA MISSION D'ORBITEURS DE PLUTO
- Communiqué de presse 2018: L'ÉQUIPE SwRI FAIT DES PERCÉES ÉTUDIANT LA MISSION DE PLUTO ORBITER
- NASA: Un an plus tard: les 10 meilleures découvertes de New Horizons à Pluton
