New Horizons : survol de Pluton (1/2)

Gasgano a écrit:

Space Opera a écrit:
..., soit ils arrivent à utiliser Hubble et ça augmentera significativement les chances de trouver une cible... mais les chances de pouvoir utiliser Hubble sont minces vu la file d'attente !

Pas tant que ça,

Oooh si la file d'attente est très, très longue. Je pense qu'ils ont réussi à s'incruster vue l'urgence de la situation. Il y a des astrophysiciens qui doivent tirer la tronche..

Emily Lakdawalla vient de rédiger un article  sur le sujet (à la recherche d'un objectif dans la ceinture de Kuiper) dont je fais la synthèse ci-dessous Article Emily :

La sonde spatiale dispose de relativement peu de carburant pour modifier sa route après son survol de Pluton afin de se diriger vers un objet de la ceinture de Kuiper : elle peut réaliser un changement de vitesse (delta-v) de 130 m/s ( j'avais noté 200 m/s dans une news précédent) ce qui lui permet de modifier sa trajectoire de moins de 1° (pifométrique) .

Aucun objet de Kuiper dans le volume du cône relativement étroit ainsi délimité  n'a jusque là été découvert malgré les 10 ans de recherche entrepris depuis le lancement : ces objets ne sont pas trop nombreux et ils sont très difficiles à détecter du fait de leur petite taille et de leur éloignement (quelques dizaines d'UA). Entre 2011 et 2013 une campagne intense d'observation (84 heures) a été menée en utilisant certains des observatoires  terrestres les plus puissants : Subaru, Magellan et Keck. 52 nouveaux objets de la ceinture de Kuiper  ont été découverts (jolie moisson) mais aucun n'est à portée de New Horizons. Le plus proche nécessite d'effectuer une manœuvre de 200 m/s.

Or la date limite pour une découverte exploitable se situe au cours de l'été 2014. En effet pour organiser un rendez vous il faut connaitre l'orbite de l'objet survolé ce qui suppose d'effectuer deux observations à un an d'intervalle (le rendez vous avec Pluton aura lieu en juillet 2015).

A la suite du résultats infructueux des recherches terrestres, l'équipe de New Horizons a demandé un créneau d'observation sur le télescope spatial Hubble car celui permet de gagner 1,6 magnitude grâce à sa position dans l'espace. Un temps d'observation de 200 orbites a été demandé. Le temps d'observation d'orbite disponible sur Hubble est de 3400 orbites ... sur une année et les demandes des astronomes excèdent de 6 fois le temps disponible. La demande de l'équipe de New Horizons est donc ... énorme. Le temps demandé résulte d'une hypothèse statistique basée sur les découvertes précédentes. Selon cette hypothèse il devrait y avoir 94% de chance qu'une observation de cette durée permette de découvrir un objectif à portée.

Les responsables de New Horizons ont proposé, pour obtenir l'accord du  Space Telescope Science Institute  chargé d'allouer le temps d'observation de Hubble, d'effectuer une première observation de 40 orbites qui selon l'hypothèse effectuée devrait permettre de découvrir 2 nouveaux objets (pas forcément à portée) Si ces découvertes valident le modèle statistique, ils demanderont l'allocation de  160 orbites supplémentaires. Le première séquence d'observation a débuté en juin 2014. L'institut n'a pas donné son accord pour la deuxième demande, mais a préparé deux plannings d'observation (l'un avec les 160 orbites l'autre sans).

Et il y a un passif lourd  sur le sujet entre Stern, le responsable du projet New Horizons, et l'Institut ; Stern avait demandé un temps d'observation sur Hubble durant les prémisses de la mission (vers 1995 sans doute d'après les éléments fournis par emily) pour tenter de détecter de nouveaux satellites de Pluton. Le comité de l'Institut avait à l'époque rejeté sa demande. Il avait fallu une panne d'un des instruments de Hubble 10 ans plus tard en 2005 pour que sa demande soit ... prise en compte. En 6 minutes de temps d'observation  les satellites Nix et Hydr avaient été découverts ....

Merci, très intéressant ton post

Aucun objet de Kuiper dans le volume du cône relativement étroit ainsi délimité n'a jusque là été découvert malgré les 10 ans de recherche entrepris depuis le lancement

En supposant qu'un objet intéressant soit détecté mais "un peu" en dehors du cône accessible avec le carburant résiduel, n'y aurait-il aucune possibilité de bénéficier d'un effet gravitationnel de Pluton (fly-by) pour modifier la trajectoire de la sonde ?

montmein69 a écrit:

Aucun objet de Kuiper dans le volume du cône relativement étroit ainsi délimité  n'a jusque là été découvert malgré les 10 ans de recherche entrepris depuis le lancement

En supposant qu'un objet intéressant soit détecté mais "un peu" en dehors du cône accessible avec le carburant résiduel, n'y aurait-il aucune possibilité de bénéficier d'un effet gravitationnel de Pluton (fly-by) pour modifier la trajectoire de la sonde ?

Quelques objections :
- Délicat de piloter une assistance gravitationnelle à une telle distance avec une planète naine (dont relativement peu massive)
- On connait de manière trop approximative la masse de Pluton et de Charon pour faire des calculs précis
- Les scientifiques n'ont droit qu'à un survol, donc il y a de nombreuses contraintes sur les distances et angles d'observation de Pluton et ses satellites par les instruments embarqués (+ angle d'éclairage par le Soleil). Rajouter une assistance gravitationnelle qui impose une trajectoire précise me semble beaucoup

Schéma : trajectoire de traversée du système plutonien  par New Horizons



Admin Nikolai39 : 800px de large maximum s'il te plait, sinon ça déforme la page. Là j'ai corrigé.

montmein69 a écrit:
n'y aurait-il aucune possibilité de bénéficier d'un effet gravitationnel de Pluton (fly-by) pour modifier la trajectoire de la sonde ?

j'ai quelque part un graphique de la deflection de trajectoire possible après un survol de Pluton. c'est un truc vraiment ridicule, vue la masse de la planète naine

Pline a écrit:52 nouveaux objets de la ceinture de Kuiper  ont été découverts (jolie moisson) mais aucun n'est à portée de New Horizons. Le plus proche nécessite d'effectuer une manœuvre de 200 m/s.

Paolo a écrit:j'ai quelque part un graphique de la deflection de trajectoire possible après un survol de Pluton. c'est un truc vraiment ridicule, vue la masse de la planète naine

A ce jour donc, .... la suite de la mission après le survol de Pluton s'annonce  comme une exploration du vide cosmique.   8-)
Il n'y aurait plus qu'à croiser les doigts pour une bonne surprise imprévue.

voir la figure 2 dans http://trs-new.jpl.nasa.gov/dspace/bitstream/2014/19505/1/98-0921.pdf
c'est pour un vieux projet de survol de Pluton, mais ça donne une idée. pour la distance de survol de New Horizons (10000 km), la deflection de la trajectoire est de l'ordre de 100" ou 0.03 degrés!

montmein69 a écrit:


A ce jour donc, .... la suite de la mission après le survol de Pluton s'annonce  comme une exploration du vide cosmique.   8-)
Il n'y aurait plus qu'à croiser les doigts pour une bonne surprise imprévue.

Une surprise est toujours imprévue et  "Bonne " ? ... et si !
 :iout:

Ah, bien vu giwa   :megalol: 

Au pire, s'il n'y a "rien" à visiter après, n'est-il pas possible d'imaginer de mettre NewHorizon en orbite dans le système de pluton ?(je sais, c'est probablement impossible mais peut-on avoir quelques justificatifs techniques?)...

Ben si je me souviens bien on parle d'une réserve de 200 mS soit 720 kmh. Je ne suis pas certain que cela mène bien loin sauf à choisir
une direction de sortie du système solaire différente des deux "Voyager" et autres "Pioneer".
Ceci dit il me semble avoir lu que la vitesse relative de la sonde à la Terre est de ~740000 kmh, mais ceci n'a rien à voir avec cela ; la
sonde se fiche pas mal de sa vitesse relative à la Terre. Par contre je ne dirais pas ça pour sa vitesse relative à notre Soleil.

Mais au fait, je dis ça, je dis rien, je ne sais même pas si la sonde a une vitesse qui la destine à sortir du système solaire (?)

Astro-notes a écrit:Ben si je me souviens bien on parle d'une réserve de 200 mS soit 720 kmh. Je ne suis pas certain que cela mène bien loin sauf à choisir
une direction de sortie du système solaire différente des deux "Voyager" et autres "Pioneer".
Ceci dit il me semble avoir lu que la vitesse relative de la sonde à la Terre est de ~740000 kmh, mais ceci n'a rien à voir avec cela ; la
sonde se fiche pas mal de sa vitesse relative à la Terre. Par contre je ne dirais pas ça pour sa vitesse relative à notre Soleil.

Mais au fait, je dis ça, je dis rien, je ne sais même pas si la sonde a une vitesse qui la destine à sortir du système solaire (?)

740000 km/h, ce serait le rêve ! :D
Non, New-Horizon va frôler Pluton à seulement 13 km/s, soit 46800 km/h...

Au niveau de l'orbite de Neptune, la vitesse de libération pour échapper au Soleil est de 7,7 km/s; New Horizon va deux fois plus vite, elle est donc partie pour quitter le système solaire définitivement.

spaceX a écrit:Au pire, s'il n'y a "rien" à visiter après, n'est-il pas possible d'imaginer de mettre NewHorizon en orbite dans le système de pluton ?(je sais, c'est probablement impossible mais peut-on avoir quelques justificatifs techniques?)...

Il est dit plus haut que la sonde a tout juste assez de carburant pour 200m/s de delta-V, je doute fort que ça suffise ...


C'est bien dommage tout ça en tout cas =(

spaceX a écrit:Au pire, s'il n'y a "rien" à visiter après, n'est-il pas possible d'imaginer de mettre NewHorizon en orbite dans le système de pluton ?(je sais, c'est probablement impossible mais peut-on avoir quelques justificatifs techniques?)...

New Horizons va survoler Pluton à 13.78 km/s, hors la vitesse de libération de Pluton est de 1.3 km/s. Il faudrait donc que New Horizons freine d'un deltaV de plus de 12480 m/s pour se mettre en orbite alors qu'il lui en reste moins de 200m/s en réserve.

Elle peut pas lancer une ancre au passage , pour la faire traîner sur Pluton ?
 :megalol: 

Ah oui, comme dit Akwa 740000 kmh ce serait le rêve, peut-être que 74000 kmh serait plus prudent, mais de toute façon comme déjà dit + haut , la vitesse relative à la Terre c'est juste pour notre consommation intérieure d'émotions fortes ; cela ne sert en rien le sort de New Horizon. Ok Akwa elle quitte de toute façon le système solaire. Trop vite...

Combien de temps la sonde sera elle assez proche de Pluton pour collecter des données ?

Elle va passer vite et ne sera que peu de temps au plus près. Après on peut faire des observations de plus loin j'imagine. Jusqu'à quelques millions de km sans doutes.

lionel a écrit:Elle peut pas lancer une ancre au passage , pour la faire traîner sur Pluton  ?
 :megalol: 

  :lol!: 

Prof_Saesee a écrit:Combien de temps la sonde sera elle assez proche de Pluton pour collecter des données ?

Et bien New Horizons débutera les observations continues du système plutonien 150 jours avant son survol par séquences de plusieurs jours selon les instruments.
Mais les objectifs principaux débuteront leurs observations 13 heures avant le survol.
L'observation continue du système plutonien se poursuivra 30 jours après le survol.
Bref durant environ 6 mois non-stop.

Plus de détails sur http://fr.wikipedia.org/wiki/New_Horizons

urvol du système plutonien
[masquer]Chronologie détaillée
Date Événement
février 2015
Premières observations de Pluton
5 mai 2015
La résolution de Pluton vue par New Horizons dépasse celle de Hubble
14 juillet 11h59
New Horizons passe au plus près de Pluton à 11 095 km à une vitesse relative de 13,78 km/s
14 juillet 12h13
New Horizons passe au plus près de Charon à 26 906 km
14 juillet 12h40
Occultation du Soleil par Pluton et la Terre une minute plus tôt
14 juillet 14h15
Occultation du Soleil par Charon et de la Terre deux minutes plus tard
vers le 15 août
Fin des observations du système plutonien
avril 2016
Fin de la transmission des données sur le système plutonien.
source wilkipedia lien donné plus haut

Faut pas que la sonde se mette en safe mode à ce moment-là :pale: 

CapMars a écrit:

spaceX a écrit:Au pire, s'il n'y a "rien" à visiter après, n'est-il pas possible d'imaginer de mettre NewHorizon en orbite dans le système de pluton ?(je sais, c'est probablement impossible mais peut-on avoir quelques justificatifs techniques?)...

New Horizons va survoler Pluton à 13.78 km/s, hors la vitesse de libération de Pluton est de 1.3 km/s. Il faudrait donc que New Horizons freine d'un deltaV de plus de 12480 m/s pour se mettre en orbite alors qu'il lui en reste moins de 200m/s en réserve.

Avec un exces de vitesse 12 km/s cela nécessite d'emporter 3 puissance 6 fois la masse de la sonde (0,5 tonnes) en ergols pour s'insérer en orbite  (je compte 2/3 de masse consommée en ergols hypergoliques pour freiner de 2 km/s, mon approximation est bonne ?) Si notre sonde fait 500 kg cela donne ... impossible à mettre en orbite  ....

Alternative faire en sorte que la sonde arrive très lentement pour que le freinage nécessite peu d'ergols. Compter quelques centaines d'années entre le lancement et l'arrivée ...

Pline a écrit:
Avec un exces de vitesse 12 km/s cela nécessite d'emporter 3 puissance 6 fois la masse de la sonde (0,5 tonnes) en ergols pour s'insérer en orbite  (je compte 2/3 de masse consommée en ergols hypergoliques pour freiner de 2 km/s, mon approximation est bonne ?) Si notre sonde fait 500 kg cela donne ... impossible à mettre en orbite  ....

Alternative faire en sorte que la sonde arrive très lentement pour que le freinage nécessite peu d'ergols. Compter quelques centaines d'années entre le lancement et l'arrivée ...

Alternative supplémentaire : faire une sonde beaucoup plus légère (par ex, 50 kg). Possibilité de l'envoyer en quelques années et de la satelliser ^^

Pline a écrit:Avec un exces de vitesse 12 km/s cela nécessite d'emporter 3 puissance 6 fois la masse de la sonde (0,5 tonnes) en ergols pour s'insérer en orbite  (je compte 2/3 de masse consommée en ergols hypergoliques pour freiner de 2 km/s, mon approximation est bonne ?) Si notre sonde fait 500 kg cela donne ... impossible à mettre en orbite  ....

Drôle de calcul, on a bien réussi à envoyer la sonde à plus de 12km/s depuis la surface de la Terre (donc avec un gros puit de gravité en plus). Un engin plus petit que la fusée qui a mise NH sur orbite de fuite sera donc suffisante à la mettre sur orbite autour de Pluton.

Akwa a écrit:
Alternative supplémentaire : faire une sonde beaucoup plus légère (par ex, 50 kg). Possibilité de l'envoyer en quelques années et de la satelliser ^^

Mais les raccourcis qui peuvent être réalisés en orbite basse terrestre avec un satellite plus ou moins jetable ne sont pas possible pour une sonde spatiale qu'on envoie à l'autre bout du système solaire. Faut du solide et du redondant. Il me semble que beaucoup de composants ne peuvent pas être allégés de manière significative :  les instruments scientifiques (6 instruments totalisant 30 kg), le RTG qui fournit l'énergie (le satellite fonctionne avec moins de 200 W c'est très peu, il faut chauffer à cette distance du Soleil), l'antenne parabolique dont on ne peut pas sacrifier la taille (la sonde va déjà mettre un an à envoyer les données qui auront été recueillies en quelques jours ...), le système de contrôle d'orientation qui doit être agile et fiable puisque pour des raisons de masse les instruments de télédétection sont fixes,...

Même si la sonde fait 50 kg tu dois lancer un monstre de plusieurs dizaines de tonnes au dela de l 'orbite géostationnaire...