Exploration spatiale - les planètes de notre système solaire

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Quels sont les liens avec mon programme d'études?

Tu découvriras comment les sondes et vaisseaux spatiaux nous ont permis de mieux connaître notre système solaire.

Avant 1950, toutes nos connaissances sur le système solaire se limitaient à ce que pouvaient nous pouvions apprendre à partir des télescopes sur Terre. La situation a complètement changé avec le lancement du premier engin spatial, dont la mission était de passer près de la Lune. À peine deux ans plus tard, un premier homme est allé dans l’espace et s’est placé en orbite autour de la Terre. C’était le début de l’ère de l’exploration spatiale par des les êtres humains. Depuis lors, de nombreux engins spatiaux ont été lancés pour explorer notre système solaire. 

Exploration humaine – Le programme Apollo et la Lune

L’objectif du programme Apollo était de faire atterrir des humains sur la Lune et de les ramener sains et saufs sur Terre. De 1963 à 1972, ce programme a posé sur la Lune six vaisseaux spatiaux habités. En 1969, Neil Armstrong est devenu le premier de 12 astronautes à marcher sur la surface de la Lune. 

Un astronaute d’Apollo près du véhicule lunaire
Un astronaute d’Apollo près du véhicule lunaire (Source : NASA).

Le programme Apollo a confirmé que les êtres humains pouvaient vivre et travailler dans l’espace. Les astronautes d’Apollo ont fait plusieurs tâches scientifiques pendant qu’ils étaient là-bas. Ils ont installé du matériel pour détecter les « tremblements de lune ». Ils ont recueilli des échantillons et des données afin de connaître la composition géologique de la Lune. Ils ont aussi installé un rétroréflecteur laser pour mesurer avec précision la distance entre la Lune et la Terre. 

Le savais-tu?

Les astronautes du programme Apollo ont rapporté sur Terre plus de 300 kg de roches et de sol lunaires

Aucun humain ne s’est posé sur un autre corps céleste de notre système solaire depuis la fin du programme Apollo. Mais la NASA se prépare à envoyer des humains sur la Lune d'ici 2024. Le programme d’exploration lunaire Artemis comprend l’installation de la station spatiale lunaire Gateway (porte d'entrée lunaire), qui orbitera autour de la Lune. Cette station spatiale facilitera l’exploration de la Lune. Elle servira également de base pour le lancement de véhicules spatiaux vers Mars. L’Agence spatiale canadienne apporte son expertise en robotique à ce projet, en construisant notamment le Canadarm3

De nombreux défis doivent cependant être relevés avant que des humains se rendent sur Mars. Alors que le voyage aller-retour sur la Lune se fait en une semaine environ, il faudrait voyager dans l’espace pendant plus de 8 mois pour atteindre la planète Mars! C’est l’une des raisons pour lesquelles les astronautes scientifiques qui sont en poste sur la Station spatiale internationale étudient comment les êtres humains peuvent s’adapter à la vie dans l’espace. Ces recherches aideront à prendre les dispositions nécessaires pour que les êtres humains soient capables de vivre aussi longtemps dans l’espace.

Vénus et Mercure

Quelques engins spatiaux ont visité Vénus, la planète la plus proche de la Terre. Autrefois, Vénus était considérée comme la jumelle de la Terre en raison de sa taille similaire. Mais cela a changé quand nous l’avons visitée. En 1962, Vénéra 1 a été le premier engin spatial à survoler une planète. En 1962, Mariner 2 a été le premier engin spatial à renvoyer des données. En 1978, Pioneer 2 a envoyé de petites sondes à la surface de Vénus. Deux sondes ont survécu à l’atterrissage et renvoyé des données. Nous savons maintenant que la température à la surface de Vénus se situe aux environs de 475 degrés Celsius!

Le savais-tu?

L’engin spatial Mariner 2, lancé dans le cadre de l’une des premières missions spatiales couronnées de succès, pesait 203 kg (447 livres). À titre de comparaison, le télescope James Webb, qui sera lancé en 2021, pèse 6350 kg (14 000 livres).

La sonde spatiale Magellan (1989-1994) a orbité autour de Vénus pendant quatre ans. Ses images ont fait découvrir une planète inhospitalière parcourue par des vents violents. Elle nous a aussi appris que 85 % de la surface de Vénus était couverte de lave. Nous avons perdu Magellan en 1994, 10 heures après son entrée dans l’atmosphère de Vénus. La pression atmosphérique, qui est environ 92 fois plus grande que celle de la Terre, l’a probablement écrasée.

Mariner 10 (1973-1975) a été la première mission envoyée vers Mercure, la planète la plus proche du Soleil. C’était aussi la première mission à tester la théorie de l'assistance gravitationnelle. L’assistance gravitationnelle est l’utilisation volontaire de l’attraction d’un corps céleste (planète, lune) pour modifier en direction et en vitesse la trajectoire d’un engin spatial. 

Qu’est-ce que l’assistance gravitationnelle? (2017) de l'Agence spatiale canadienne (1 min 43 s)

La sonde spatiale Messenger (2004-2015) a orbité autour de Mercure pendant quatre ans. Elle a collecté des données sur la géologie, le magnétisme et la composition chimique de cette planète. La sonde spatiale BepiColombo a été lancée en 2018. Elle devrait atteindre Mercure en 2025. Elle nous renseignera davantage sur cette planète. 

Atterrissage sur un monde différent – Les robots d’exploration de Mars

Mars fascine les humains parce qu’elle est la seule autre planète du système solaire où il serait éventuellement possible d’établir une base. La NASA a effectué plus de 20 missions vers Mars. Aucun être humain n’a encore touché au sol de Mars, mais plusieurs robots l’ont fait. En 1972, Viking 1 a été le premier module à atterrir sur Mars.

Module d’atterrissage Viking 1
Module d’atterrissage Viking 1 (Source : NASA).

Spirit et Opportunity sont les noms des deux robots d'exploration de Mars qui se sont posés sur cette planète en 2004. Leur mission était de chercher des preuves qu’il y avait déjà eu de l’eau liquide à la surface sur Mars. S’il y a déjà eu de l’eau sur Mars, alors il est possible que la planète rouge ait déjà pu abriter la vie.

Ces robots martiens ont été conçus pour être des géologues une fois arrivés sur Mars. Ils étaient équipés d’instruments scientifiques pour étudier les roches et le sol.

Le robot martien Opportunity
Le robot martien Opportunity (Source : Programme d'exploration de Mars de la NASA).

Leurs caméras panoramiques ont pris des images à 360 degrés en haute définition du paysage martien. Les robots étaient tous deux munis d’un bras robotique avec lequel ils prélevaient des roches et des échantillons de sol à analyser. Ceux-ci étaient comme l’extension spatiale de nos bras humains sur Terre.

Les deux robots ont trouvé des preuves solides confirmant qu’il y a déjà eu de l’eau sur Mars. Après cinq années d’exploration, le robot Spirit a resté pris dans une zone de sol mou. Dix mois plus tard, il a cessé de communiquer avec la Terre. La dernière transmission du robot Opportunity a eu lieu en juin 2018, quand il s’est perdu dans une terrible tempête de poussière. 

La mission Mars Science Laboratory de la NASA a envoyé un nouveau robot sur la planète Mars, appelé Curiosity. Comme il est quatre fois plus pesant que les robots précédents, il a fallu concevoir pour lui un nouveau système d’atterrissage muni d’un parachute. La mission du robot Curiosity est de chercher d’autres preuves montrant que Mars a déjà pu abriter de la vie. Il est équipé de tous les instruments nécessaires à la recherche d’eau, d’énergie et de carbone, les trois éléments indispensables à la vie telle que nous la connaissons sur Terre. Il est également muni d’un bras robotique sophistiqué lui permettant de prélever des échantillons dans les roches et le sol. 

Le robot Curiosity explore la planète Mars
Le robot Curiosity explore la planète Mars (Source : Programme d'exploration de Mars de la NASA).

À l’été 2020, le robot Perseverance a été lancé, et il devrait atterrir sur Mars en 2021. L’Agence spatiale européenne et Roscosmos, l’agence spatiale de la Russie, collaborent à la mission qui enverra le robot Rosalind Franklin vers Mars en 2022.

Exploration du système solaire externe

Le tableau suivant montre les missions passées, présentes et futures dont l’objectif était de nous renseigner sur les régions plus éloignées du système solaire, au-delà de la planète Mars.

Exploration du système solaire externe

 Mission vers le système solaire externe

Objectif

Date

Pioneer 10

Jupiter

(de 1972 à 2003)

Pioneer 11

Jupiter et Saturne

(de 1972 à 2003)

Voyager 1

Jupiter et Saturne

(lancement en 1977)

Voyager 2

Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune

(lancement en 1977)

Galileo

Les lunes de Jupiter

(de 1989 à 2003)

Cassini

Saturne

(de 1997 à 2017)

New Horizons

La planète naine Pluton et la Ceinture Kuiper

(lancement en 2006)

Juno

Les lunes de Jupiter

(lancement en 2011)

JUICE

Ganymède (une lune de Jupiter)

2022

Europa Clipper

Europa (une lune de Jupiter)

2024

Dragonfly

Titan (une lune de Saturne)

2027

 

La mission menée actuellement par la NASA s’appelle Juno. La sonde spatiale Juno s’est mise en orbite autour de Jupiter en 2016. Jamais un engin spatial fonctionnant à l’énergie solaire ne s’était rendu aussi loin du Soleil. Grâce aux nombreuses découvertes permises par Juno, la reine des planètes a moins de secrets pour nous. 

Conception artistique de la mission Juno
Conception artistique (2010) de la mission Juno (Source : NASA).

La sonde Juno nous a permis de voir pour la première fois les pôles de Jupiter et les cyclones géants qui y font rage. Elle a collecté pour les scientifiques de nombreuses données sur la composition chimique de cette planète gazeuse. Elle a également étudié la composition et le champ magnétique de Jupiter, beaucoup plus complexe que celui de la Terre. Mais le plus intéressant a été jusqu’ici de recevoir des images filmées de l’activité sur cette planète balayée par des cyclones. Tu peux voir ceci dans la vidéo suivante montrant la Grande Tache rouge en mouvement. 

Animation montrant la Grande Tache rouge
Animation montrant la Grande Tache rouge (Source: NASA).

Après un survol de Jupiter, la sonde Cassini est arrivée près de Saturne en 2004. C’était la première fois qu’un engin spatial se plaçait en orbite autour de la planète aux anneaux. La mission de Cassini consistait à étudier l’atmosphère et les anneaux de Saturne, ainsi qu’à explorer de plus près quelques-unes de ses lunes. Cassini a fait une découverte passionnante sur la lune glacée Encelade : ses photos montrent des geysers qui jaillissent de la surface d’Encelade. 

Des geysers jaillissent de la surface d’Encelade
Des geysers jaillissent de la surface d’Encelade (Source : Laboratoire de propulsion par réaction de la NASA).

Cassini transportait la sonde Huygens, qui s’est posée sur Titan, une lune de Saturne. La sonde Huygens était le premier engin spatial à se poser sur un corps céleste du système solaire externe. Titan est la plus grande lune de Saturne. Elle est très intéressante parce qu’elle est le corps céleste de notre système solaire qui ressemble le plus à la Terre. Son atmosphère est épaisse et donne une idée de l’apparence que pouvait avoir la Terre il y a des milliards d’années. La sonde Huygens a révélé la présence de cours d’eau et de lacs à la surface de Titan, mais plutôt que de contenir de l’eau liquide, ces cours d’eau et ces lacs sont remplis d’éthane et de méthane liquides. L’éthane et le méthane sont deux composés carboniques qui se trouvent aussi sur Terre, sous forme de gaz naturel.

Lorsque les réserves de carburant de la sonde Cassini se sont épuisées, les scientifiques ont mis fin à la mission pour éviter qu’elle ne contamine une lune de Saturne en s’y écrasant. C’était important, car les lunes sont de très bonnes candidates pour une vie extraterrestre. Pendant les derniers mois de sa mission, Cassini a traversé les anneaux de Saturne puis a pénétré dans l’atmosphère de Saturne, où elle s’est désintégrée.

Les missions de Voyager 1 et de Voyager 2

Les sondes spatiales Voyager 1 et Voyager 2 avaient comme premier objectif les planètes. Mais elles n’étaient pas programmées pour se placer en orbite. Après avoir survolé les planètes, elles ont poursuivi leur voyage et continué de s’éloigner toujours plus de la Terre. En 2012, Voyager 1 est devenu le premier engin spatial à atteindre l'espace interstellaire. L’espace interstellaire se situe à l’extérieur de la zone d’influence de notre Soleil et des autres étoiles. Voyager 2 l’a atteint en 2018. 

Voyager 2 était le premier engin spatial à passer près de Neptune et d’Uranus. Depuis son passage, le télescope spatial Hubble a été le seul à photographier ces planètes. Les données renvoyées aux scientifiques par Voyager 2 nous ont aidés à mieux comprendre ces deux géantes de glace.

Gros plan du télescope spatial Hubble
Gros plan du télescope spatial Hubble (Source : NASA).

Le savais-tu?

Les sondes Pioneer 10, Pioneer 11, Voyager 1 et Voyager 2 emportent toutes les quatre un message de l'humanité destiné à une vie extraterrestre qu’elles pourraient rencontrer au cours de leur voyage.

Les deux sondes jumelles Voyager 1 et 2 sont dans l’espace depuis plus de 40 ans. Elles se trouvent maintenant à des milliards de kilomètres de la Terre. Comme elles sont trop loin du Soleil, elles sont alimentées à l’énergie nucléaire plutôt qu’à l’énergie solaire. Les deux sondes envoyaient encore des données à la Terre en 2020. Malheureusement, les deux engins spatiaux finiront un jour par manquer d’énergie. Les scientifiques estiment que cela se produira probablement avant 2030.

Regard sur l’avenir

Comparativement au nombre d’années écoulées depuis l’apparition de l’espèce humaine sur Terre, l’exploration de l’espace est une aventure relativement jeune. Nous avons encore beaucoup à apprendre et à explorer. Les progrès technologiques en robotique et en intelligence artificielle nous permettront d’aller plus loin. Nous obtiendrons également de meilleures données de chaque nouvel engin spatial lancé dans l’espace. L’envoi d’humains dans l’espace permettra également d’en apprendre davantage sur les planètes de notre système solaire. Si tu fréquentes une école primaire ou secondaire, tu es encore assez jeune pour avoir la chance de te rendre sur Mars un jour!

 

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Références

NASA (n.d.) Missions. Solar System Exploration.

NASA (n.d.) Science Missions.