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Mise à jour : 14 Janvier 2005

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ARCHIVES DES ASTRONEWS

RAPPORT SUR LA SOIREE SPECIALE HUYGENS TITAN A LA VILLETTE
CITE DES SCIENCES LE 14 JANVIER 2005

Sommaire de ce numéro :

qTransit de la Terre vu de Saturne : nous fait remarquer Claire Henrion.

qCassini Saturne : Les mystères de Japet.

qDeep Impact : Lancé avec succès!!!

qHubble : Ce sera bien un robot qui va essayer de le sauver!

qLes rovers martiens : Spirit fait une découverte.

qLes rovers martiens : Opportunity a fait le tour de son bouclier.

qTerre : Le Tsunami du 26 Décembre 2004 vu de l'espace par Topex et Jason.

TRANSIT DE LA TERRE VU DE SATURNE : UNE VUE IMPRENABLE!

Notre assidue lectrice des Astronews, Claire Henrion a déniché cet intéressant phénomène que pourrait voir Cassini. En effet pendant que le monde entier se passionne pour Huygens qui va dans quelques heures atterrir sur Titan (on croise les doigts), un phénomène rare se produit vu de Saturne, le transit de la planète Terre devant son étoile le soleil. je ne l'ai appris moi même que ces jours ci en discutant avec des collègues de la SAF.

Elle vient de m'envoyer un mail qui peut intéresser beaucoup d'astronomes et que je livre avec son autorisation à votre sagacité :

Au moment où Huyguens plongera dans l’atmosphère de Titan, il pourra observer la Terre, pointe d’épingle de 2’’ d’arc, tracer une fine corde légèrement en dessous de l’équateur solaire, lequel Soleil ne mesure à cette distance que 3,5’ d’arc. Et la Terre, 105 fois plus petite !

Cela peut se visionner sur le Solar System Simulator de la NASA

http://space.jpl.nasa.gov/ en tapant les données ci dessous pour Titan ou Saturne comme origine du point de vue et Soleil comme objet cible;

On peut aussi s'en faire directement une idée sur

http://www.geocities.com/mainnocenti/wspace1.jpg )

Ce transit, également visible de Saturne, encore un peu plus près de l’équateur solaire, durera presque 12 heures, de 17 :35 GMT le 13 janvier à 5 :15 le 14 vu de Titan et de 16 :55 GMT le 13 à 4 :50 le 14 vu de Saturne.

Saturne est passé à son nœud ascendant le 9 janvier à 0 :30 TU, il s’élève par rapport au plan Terre Soleil (écliptique) et donc la Terre vue du système de Saturne descend : le simulateur le montre et l’on peut voir que

le dernier contact a lieu plus bas que le premier. la conjonction héliocentrique Terre Saturne (opposition géocentrique Soleil Saturne) ayant lieu précisément le 13 à 23 :00.

j'ai cherché longtemps, sur les différents sites d'astronomie, mention de ce phénomène, que je trouve remarquable par sa coïncidence au point que j'ai longtemps pensé que c'était délibéré et que je viens de le trouver évoqué, aujourd'hui seulement, sur une page de la NASA

http://science.nasa.gov/headlines/y2005/12jan_saturn.htm?list1214855

Je dépose un copyright sur la petite étude que j'ai faite à ce sujet. Je serais maintenant intéressée pour poursuivre l'étude de la récurrence de ce genre de phénomène (depuis Saturne ou un autre point de vue ) mais je manque de connaissances et de moyens. J'en ai déjà parlé à l'IMCCE (Patrick Rocher) mais pour l'instant pas de réponse à ce sujet.

L'étude des transits faisant partie de vos spécialités, j'ai pensé que vous, verriez peut être plus facilement un intérêt, en tout premier lieu pédagogique à approfondir cette étude.

Il me semble aussi que dans une optique astronautique d'exploration du système solaire cela est à creuser, qu'en pensez vous ?

Ensuite notre amie Claire a effectué quelques calculs que je vous joins ci après :

Le 09 01 05 à 00h 30 TU, Saturne passe au nœud Ascendant de son orbite à 113° 37’ de longitude héliocentrique (23°37’ Cancer).

Distance Soleil Saturne 9.058737118 UA

Le 13 01 05, conjonction Terre Saturne à 23 :00 TU, à 113°48’de longitude héliocentrique (23°48’ Cancer)

Distance Soleil Saturne 9.059250083 UA

Saturne est passé au périhélie (qui est à 92°25 soit 2°25 Cancer) le 20 juin 2003 et passe pour cette année à son « périgée » ce même jour (13 01 2005) à 19:00 TU

Diamètre du Soleil vu de Saturne à cette distance (le 13 01 )

Diamètre du Soleil (D) = 1 391 000 km

Distance Soleil Saturne (d) 9,058737118 UA

Soit 1 355 167 777 km

Diamètre apparent du Soleil vu de Saturne D/d

=0,001026 radians

= 0,0588106 °

soit 3,528’

Diamètre apparent de Terre vue de Saturne

Diamètre Terre 12742 km

Distance Terre Saturne 8,075627 UA

Soit 1 208 096 598 km

Diamètre apparent de Terre vue de Saturne 1,0547 .10-5 radians

Soit 0,000604 °0,0362’ ou 2,17 ’’

Puis suivent des considérations sur la position et la trace sur le disque solaire de la Terre en transit

(disponibles pour ceux qui le souhaitent)

Bravo Claire!!!

Il faut l'encourager dans sa passion et la remercier pour ses calculs!!!

CASSINI SATURNE : LES MYSTÈRES DE JAPET

(Photos NASA/JPL)

En attendant la mission Huygens sur Titan, Cassini prend son temps et étudie le satellite Japet (Iapetus en anglais).

Japet, 3^ème satellite de Saturne par la taille a été découvert par Cassini lors du passage des anneaux par la tranche (ring plane crossing en anglais) de 1671. ces passages étaient l'occasion toujours d'une mine de découvertes car ils permettaient l'étude de l'environnement de Saturne près des anneaux sans être perturbé par la luminosité de ceux ci.

On remarque aussi sur le dessin ci contre la forme des anneaux au moment du passage par la tranche.

Les grandes découvertes de satellites saturniens se sont toutes faites à cette occasion comme le tableau suivant l'indique.

Pour ceux qui s'intéressent à ce passage par la tranche voici un très bon site américain qui peut compléter le très long article à ce sujet par les gens du Hubble Space Telescope.

Revenons à Cassini et à Japet.

Japet est un satellite très intriguant, car il a deux faces très différentes.

L'hémisphère faisant face au déplacement (leading hemisphere) sur son orbite (n'oublions pas que tous ces gros satellites sont synchronisés (tidal lock en anglais) par l'effet de marée important dû à Saturne et présentent donc toujours la même face à leur planète) est sombre avec un albédo très faible (0.3) alors que l'autre hémisphère (trailing hemisphere en anglais) est plus brillant (0,5). On ne sait pas trop pourquoi, on pense que ce serait dû à la matière éjectée par Phoebe qui viendrait s'accumuler sur cette face.

Voilà où on en était avant Cassini, maintenant il vient de passer et nous a fourni des photos extraordinaires qui bien entendu posent encore plus de questions.

Voici la plus énigmatique que vous devez voir en haute résolution.

On voit principalement la face sombre de Japet, celle faisant face au mouvement sur son orbite autour de Saturne.

On remarque un bourrelet équatorial de 20km de haut sur a peu près la moitié de la périphérie du satellite (1300km). Ce bourrelet est exactement à l'équateur. On n'a aucune idée pourquoi!

Cette photo a été prise en lumière visible le 31 Décembre 2004 à une distance de 170.000km du satellite et est la composition de 4 images mises côte à côte.

Sur la droite de l'image on remarque un cratère effondré de 600km de diamètre et 15km de profondeur, il a été baptisé Cassini Regio. (que l'on voit mieux sur la photo suivante) Au centre de l'image un autre cratère d'impact de 400km de diamètre couvert de cratères plus récents, les aspects brillants sur les pentes de ce cratère correspondent certainement à la mise à nu de la glace constituant la majeure partie de Japet (densité 1.1).

Une autre photo impressionnante de Japet : la zone appelée Cassini Regio, un bassin d'effondrement de 600km de diamètre sur 15 de profondeur aperçu sur la photo précédente.

On voit aussi un cratère d'impact de 120km de diamètre dans le fond de ce bassin près du bord droit.

On s'aperçoit quand on regarde la photo haute résolution que le matériau qui s'est effondré a glissé relativement loin dans le fond (plusieurs km) ce qui tendrait à prouver qu'il serait très fin.

Vue prise le 31 Décembre 2004 en visible alors que Cassini était à une distance de 120.000km.

Cassini a aussi étudié les profils de température de ce satellite mystérieux.

Sur cette photo, on compare de gauche à droite, les images en visible puis en thermique par la caméra infra rouge (à 15 microns) (CIRS : Composite Infra Red Spectrometer) en échelle de gris et enfin après codage arbitraire des températures en couleur. Cette composition a été obtenue lors du survol de Japet le 31 Décembre 2004.

On remarque que la température atteint 130°K à l'équateur à midi solaire là où le dépôt qui recouvre Japet est très sombre, faisant de cette face cachée l'endroit le plus chaud (tout est relatif!) du système saturnien.

La température des parties plus claires est plus faible (100°K) car ces matériaux sont plus loin de l'équateur et qu'ils absorbent moins la chaleur.

Comme d'habitude, vous trouverez toutes les dernières images de Cassini au JPL:

DEEP IMPACT : LANCÉ AVEC SUCCÈS CE 12 JANVIER 2005.

(Photo NASA)

La sonde cométaire DEEP IMPACT dont nous avons rapporté ici les principales caractéristiques a été lancée avec succès ce 12 Janvier 2005 à 19H47 (heure de Paris) de Cape Canaveral à l'aide d'une fusée Boeing Delta II.

C'est une mission de 6 mois qui est maintenant en fonction. But ultime atteindre la comète Tempel le 4 Juillet 2005 afin de la percuter et d'analyser son comportement.

Bonne chance!

HUBBLE : CE SERA BIEN UN ROBOT DE SAUVETAGE!

Comme vous le savez d'après les actualités précédentes, Hubble doit absolument subir une opération de maintenance afin de pouvoir continuer son travail de télescope spatial.

Il a été envisagé une mission robotisée dont on a parlé, puis devant la difficulté de la tâche, on pensait revenir à une mission humaine.

Il semble maintenant que l'on revienne à la case départ!

En effet la firme canadienne MDA vient d'annoncer qu'elle a signé un contrat de 154 millions de $ pour une mission robotisée afin de sauver Hubble. Rappelons que MDA et sa filiale MD Robotics ont déjà fourni les bras robotisés de la navette et de l'ISS (Canadarm et Canadarm 2).

On voit sur la photo de l'ISS dans la partie gauche le bras Canadarm 2 en position, il peut se déplacer le long de la poutre pour atteindre les endroits voulus.

MD Robotics a le savoir faire dans ce genre de robot, aussi espérons qu'ils pourrons sauver Hubble.

Le site de Hubble (HST) a une page spéciale sur la mission de sauvetage avec diverses animations (real player) expliquant les différentes étapes du sauvetage.

LES ROVERS MARTIENS : SPIRIT FAIT UNE DÉCOUVERTE

(Photos NASA/JPL)

Après avoir fêté dignement ses un an sur Mars , Spirit continue son exploration des Columbia Hills du cratère Gusev. Steve Squyres le responsable des rovers annonce une importante découverte concernant un rocher baptisé "Wishstone" (littéralement pierre à souhaits). Il semble provenir d'une éruption volcanique ou d'un impact météoritique.

Cette roche est beaucoup plus riche en Phosphore (phosphates) que les roches aux alentours et même plus que toutes les autres roches connues de Mars. Spirit a utilisé son outil multi-fonctions pour gratter cette roche et ensuite l'abraser et l'étudier au spectromètre X, photo prise sol 342 (18 dec 2004).

L'environnement est particulièrement stérile autour de notre robot, pour preuve cette photo prise sol 350, à voir en grand, un désert de cailloux.

LES ROVERS MARTIENS : OPPORTUNITY A EXAMINÉ SON BOUCLIER

(Photos NASA/JPL)

Opportunity s'occupe toujours de son bouclier de protection thermique. Les photos montrent principalement deux parties, l'une la plus importante ressemblant à une tente posée sur le sol et l'autre morceau plus petit.

Nos amis techniciens de la NASA ont pu reconstituer une photo en couleur presque "vraies" (filtres 600, 530 et 480 nanomètre) de ce bouclier que vous voyez sur la gauche de la page.

Photo prise le 2 Janvier 2005 (sol 335) à une distance de 10 m du bouclier, on remarque que le bouclier est "renversé", c'est la protection d'aluminium interne de l'intérieur que l'on voit, et qui par moment sature la caméra.

Ce bouclier de 100kg, libéré à 4km du sol, s'est écrasé sur le sol martien à une vitesse aux alentours de 250km/h, ce qui l'a fait exploser en deux, on voit ici la pièce principale. On reconnaît à côté sur le sol, les ressorts d'éjection du bouclier.

À mon avis il n'est pas en miettes et le cratère provoqué (voir sur les photos précédentes) n'est pas énorme. Pourquoi?

Afin d'en savoir plus Opportunity fait des photos de détails de cette épave comme la photo suivante.

C'est la première fois que des scientifiques ont la possibilité de voir le comportement du bouclier après usage.

C'est une pièce en forme de cône de 2.5m de diamètre qui doit résister à des températures de rentrée dans l'atmosphère de 1500°C et à des vitesses de 20.000km/h avant d'être larguée.

Comme vous le savez sa structure est en nid d'abeilles en résine phénolique remplis de matériel ablatif à la chaleur.

Un tiers de cette couche est supposée disparaître au moment de la rentrée.

Cet matériel ablatif est un mélange de liège (de chêne) et de minuscules billes de verre le tout englobé par un liant. Cette couche est épaisse de 12mm approximativement.

Les photos prises par le robot révèlent la structure de ce bouclier et montrent qu'il ne s'est pas trop détérioré à l'impact.

En examinant les alentours du bouclier, Opportunity remarque un caillou bizarre, plein de trous. D'où vient il?

Les meilleures photos sont classées dans le planetary photojournal que vous pouvez retrouver à tout instant:

http://photojournal.jpl.nasa.gov/targetFamily/Mars

TERRE : LE TSUNAMI DU 26 DEC 2004 VU DE L'ESPACE

(Photos CNES ; ESA et NASA)

Des équipes françaises et américaines après analyse des données des satellites franco-américains TOPEX/POSSEIDON et JASON ont confirmé les mesures de hauteur du Tsunami meurtrier du 26 Décembre 2004 alors que les vagues se propageaient à partir de l'épicentre. Ces satellites (altitude 1330km) ont survolé le Golfe du Bengale approximativement deux heurs après le tremblement de terre.

Ils ont mesuré des hauteurs de vague de 50cm et des creux de 40cm en plein océan (ce qui est énorme sur une telle surface située au dessus de fonds extrêmement profonds). La longueur d'onde entre deux crêtes était de 800km et la vitesse de l'ordre de 800km/h.

Les observations de ces deux satellites sont très précieuses pour l'étude et la conception des modèles mathématiques et pour la prévention de ces phénomènes.

Sur la figure ci-contre on voit la hauteur des vagues en bleu 2 heures après le tremblement de terre dont l'épicentre est marqué en rouge.

Il existe aussi une animation très intéressante de la progression irrémédiable de ce tsunami qu'il faut absolument voir; elle a été préparée par le National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, du Japon. La crête des vagues et en rouge et les creux en bleu.

JASON et TOPEX/POSEIDON sont une coopération de la NASA et du CNES et nous allons maintenant en expliquer les principes et fonctionnement succinctement.

(Textes et dessins d'après documents CNES).

La vie sur Terre n’est pas possible sans océans. Ils représentent un élément vital pour l’équilibre de la planète, occupant 70 % de la surface terrestre. Turbulents, les océans connaissent de multiples variations sous l’effet du vent et de la pression qui agissent à sa surface, des échanges avec les terres et les glaces, de la rotation terrestre, etc. Ils transportent également de la chaleur qu’ils échangent avec l’atmosphère et influent pour cette raison sur le climat de la planète.

Depuis l’antiquité, les hommes cherchent à mieux comprendre ces phénomènes. Dès cette époque, les navigateurs collectaient, lors de leurs voyages, des données sur les courants, les vents, des mesures de températures, etc. Au XVIIIème siècle, cette préoccupation s’inscrit dans une démarche scientifique avec l’apparition des premières grandes expéditions océanographiques.

Le développement du programme expérimental TOPEX/POSEIDON en 1992, par la France et les États-Unis, marque un tournant capital dans l’étude des mouvements océaniques. Les observations altimétriques fournies par TOPEX/POSEIDON révèlent ainsi des détails précieux sur l’état dynamique de l’océan, inaccessibles par les moyens terrestres. Ces analyses de la topographie des mers, de la hauteur des vagues et des vents permettent de modéliser les phénomènes océaniques et ont d’ores et déjà débouché sur des découvertes scientifiques majeures.

La continuité des observations est assurée par les satellites JASON, nouvelle génération de satellite d'étude des océans.

Le programme TOPEX/POSEIDON reflète l’expertise du CNES dans le domaine de l’altimétrie spatiale depuis près de 30 ans. Dès 1968-69, des chercheurs français proposaient ainsi de réaliser un projet de satellite altimétrique nommé Dorade.
Depuis cette date, la technologie française fait figure de référence, que ce soit dans le domaine de l’observation laser, utilisée sur tous les satellites d’altimétrie, ou bien en orbitographie, grâce au système de localisation DORIS.

La collaboration franco-américaine dans le domaine de l’observation de la Terre remonte aux années 1970. Dès cette époque, des équipes françaises participent activement à l’analyse des données des programmes d’altimétrie américains GEOS 3, puis SEASAT.

La coopération entre le CNES et la NASA s’est accélérée avec le programme TOPEX/POSEIDON, représentant le plus important projet mené en commun par les 2 pays.

Une moisson de résultats scientifiques.

Le CNES et la NASA ont mis les 50 000 mesures quotidiennes de TOPEX/POSEIDON à la disposition de la communauté scientifique dès juillet 1993. 450 équipes de scientifiques exploitent aujourd’hui ces mesures, dont 60 collaborent de près avec les équipes d’ingénieurs du projet.
Les données TOPEX/POSEIDON sont distribuées via 2 banques de données : l’une située aux États-Unis, l’autre, le centre AVISO, se trouve à Toulouse. Ce centre produit tous les mois un cédérom regroupant toutes les données collectées par le satellite, soit près de 2 millions de mesures mensuelles. Depuis décembre 2001, le programme JASON, successeur de TOPEX/POSEIDON, livre également des données exploitables en temps réel.

Dès le début du programme, les performances sont plus importantes que prévues. L’élévation du niveau de la mer est ainsi mesurée à moins de 4 cm près, au lieu de 13 cm initialement prévu. Un degré de précision qui fait du programme d’expérimentation TOPEX/POSEIDON un succès majeur.

JASON successeur de TOPEX

L’observation spatiale des océans ne fait que commencer. Le satellite JASON 1, opérationnel depuis décembre 2001, a été conçu d’après les retours d’expérience de la mission expérimentale TOPEX/POSEIDON.
Ses mesures complètent celles de TOPEX/POSEIDON, toujours en service.

Au fait comment mesure-t-on le niveau de la mer???

L'altimétrie en théorie

Installé sur un satellite à défilement en orbite basse, de façon à pouvoir repasser régulièrement au-dessus d’un même point, l’altimètre est un appareil radar : il émet un signal à très haute fréquence (typiquement 2000 impulsions par seconde) à la verticale du satellite, qui voyage jusqu’à rencontrer un obstacle. L’antenne de l’altimètre reçoit en retour « l’écho radar » réfléchi.

Le temps écoulé entre l’émission du signal et la réception de l’écho permet, par calcul, d’obtenir la distance entre l’obstacle (dans notre cas l’océan) et le satellite : elle est obtenue par simple multiplication du temps par la vitesse de la lumière, à laquelle se propagent les ondes électromagnétiques.

L’observation des océans se heurte à un obstacle majeur : les ondes radio ne pénètrent pas en profondeur, les mesures se limitent donc à la surface. La hauteur des mers par rapport à la Terre doit ensuite être estimée d’après une surface de référence terrestre choisie arbitrairement.

En pratique, cette mesure théorique doit, pour atteindre le niveau de précision souhaité, subir des corrections qui tiennent compte des perturbations du satellite sur son orbite et de celles des ondes lors du passage dans l’atmosphère.

De l'altitude à la hauteur :

Puisque l’altimètre ne fournit que la distance entre le satellite et la surface de la mer – qu’on appellera R, il est nécessaire de calculer la hauteur des océans par rapport au référentiel terrestre.

Pour cela, il faut d’abord définir une surface de référence, choisie arbitrairement. Les informations sur le fond des océans n’étant pas connues partout avec précision, on se réfère à une surface régulière et immatérielle, approchant la forme élémentaire de la Terre, c’est-à-dire une sphère aplatie aux 2 pôles : l’ellipsoïde de référence : le géoïde. (voir photo) Les données peuvent ainsi être étalonnées de façon précise et homogène.

L’altitude du satellite par rapport à l’ellipsoïde de référence – qu’on appellera S - est calculée avec une précision de 3 cm, à partir des paramètres orbitaux du satellite et des instruments de localisation. Le niveau des océans ou hauteur des mers correspond ainsi à la différence entre l’altitude du satellite par rapport à l’ellipsoïde de référence et celle de la surface de la mer, autrement dit S-R.

Cette hauteur résulte du niveau supposé de la mer en l’absence de toute perturbation, le géoïde, et de la circulation océanique plus ou moins variable, appelée topographie dynamique, conséquence de la rotation terrestre, des vents et des marées.

Les ondes radio émises et reçues traversent un milieu qui n’est pas vide : lors du passage dans l’atmosphère, certains éléments peuvent ralentir la propagation et fausser les mesures. C’est le cas des électrons, très abondants vers 400 km d’altitude, de l’air sec de l’atmosphère et de la vapeur d’eau, qui peuvent provoquer des erreurs allant de quelques centimètres à plus de 2 m.

Les divers instruments de JASON sont représentés sur ce dessin.

Compte tenu de l’extrême précision recherchée, les éléments perturbateurs doivent être identifiés afin de déduire les corrections à apporter. Des instruments sont spécifiquement étudiés et embarqués pour mesurer ces paramètres physiques. Au final, la distance entre le satellite et l’océan est estimée avec une précision de 2 cm.

Par ailleurs, l’objectif est d’obtenir des mesures précises du niveau des mers par rapport au référentiel terrestre, donc indépendantes du satellite. Il est ainsi nécessaire de connaître précisément sa position sur son orbite. C’est le rôle des appareils d’orbitographie embarqués, qui s’appuient par exemple sur un réseau de balises au sol et des modèles de trajectoire. Couplés avec des instruments de localisation de type GPS, ils permettent de déduire très précisément la position du satellite par rapport à la Terre : altitude, longitude, latitude et orientation.

L’altimétrie spatiale permet, à partir de mesures de surface, d’obtenir des informations de plusieurs natures :

Des informations sur les propriétés des océans :

Le satellite fournit des renseignements en tout point de la surface océanique, mais ces mesures renferment une mine d’informations sur toute la colonne d’eau, entre la surface et le fond : vitesse et direction des courants, hauteur des vagues, force du vent.

Ces données sont utilisées en océanographie pour cartographier les courants, étudier les saisons océaniques, mieux connaître les marées, surveiller le niveau moyen des mers et détecter certaines anomalies comme El Niño.

Voir aussi sur El Niño en anglais.

On consultera avec intérêt aussi de site du JPL consacré aux océans.

Observations depuis l'espace de l'océan, rapport pdf de 16 pages parlant de ces deux satellites.

C'est tout pour aujourd'hui!!

Bon ciel à tous!

JEAN PIERRE MARTIN

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