New Horizons : survol de Pluton (1/2)

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...

lionel a écrit: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.

J'avais vue le 1er schéma, mais j'avoue ne pas avoir compris comment le lire.
Mais merci =).

CapMars a écrit:

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

grysor a écrit: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

Merci ! =)



1 ko/s de débit, on est loin de l'ADSL, ou même du 56k ^^

Space Opera a écrit:

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.

Pour se mettre en orbite basse (sortir du puits gravitationnel terrestre) le lanceur doit ajouter aux 7,7 km/s obligatoires, 1,5 à 2 km/s liée aux forces aérodynamiques, au jeu de la gravité, ... pour se hisser à des hauteurs plus importantes  ces forces deviennent négligeables.  On voit que cela ne change pas les ordres de grandeur.

Le lanceur a envoyé la sonde à plus de 16 km/s mais on utilisé un gros lanceur (Atlas V 551 capable de placer en orbite de transfert géostationnaire 9,5 tonnes) pour une petite sonde spatiale (500 kg). La capacité du lanceur a été divisée par 19 (9500 kg/500 kg) pour obtenir 5 km/s de plus ...

L'objectif principal reste quand même le système Plutonien  : on joue les enfants gâtés, habitués aux extensions de missions interplanétaires.
Le plan de vol était rationnel : compromis entre la masse utile à emporter et un voyage ne devant pas quand même se chiffrer autrement qu'en années et non en siècles ! 

Si d'autres astres plus lointains du système solaire sont détectés par la suite par nos télescopes terrestres, il sera toujours possible de concevoir de nouvelles missions "directes " ... ce qui n'empêche les assistances gravitationnelles de Vénus, Gaïa, Mars , le père Zeus (alias Jupiter), le grand père Saturne  et bien entendu Neptune qui peut se reconvertir à la navigation spatiale !  


PS : je suis fiché à bord et dire que cela va tomber dans les mains ou tentacules des extrasolaires  dans "quelques " millénaires ou myriades si ce n'est pas intercepté avant par Black Star aux confins de notre système ! :affraid: 

Evidemment une telle mission : conception et construction de la sonde, envoi et très long voyage, pour disposer de quelques heures de conditions optimales rapprochées de la cible, cela est à la fois merveilleux ..... et frustrant. Ceci dit cela n'enlève rien à la performance de NH.

Pourrait-on imaginer (quelle configuration de la sonde, masse totale, quel lanceur ?)  et éventuellement chiffrer, une mission qui aurait permis de se satelliser autour du système Pluton/Charron pour une observation plus longue et donc une analyse plus précise ? Un tel objectif nous gâterait certainement   et nous libèrerait d'une frustation de voir la sonde (toujours en bon état) filer dans le vide cosmique.
Il faudrait évidemment prévoir un payload scientifique à la hauteur .... donc une masse significative (la cerise serait un atterrisseur comme Philae)
Peut-être ce que pourrait permettre le SLS ... si on trouve le financement ?

PS : Pour ma part je pense que les prochaines missions d'exploration du système solaire devront viser "plus approfondie" et donc se compliquer (un peu comme l'évolution des télescopes spatiaux) .... si on sait y mettre le prix (en solo - mais qui pourra se le permettre ? - ou en envisageant des collaborations)

Pour illustrer de manière plus précise quelle quantité de carburant est nécessaire pour qu'une sonde accélère ou ralentisse d'une certaine vitesse

Le graphique ci-dessous donne :
- en ordonnée (vertical)  le ratio carburant/masse totale de l'engin . Si la masse totale de l'engin (instruments scientifiques, bus, carburant)  comprend 70% de carburant utilisé uniquement pour la manoeuvre d'insertion en orbite autour de Pluton ce ratio sera égal à 0,7
-en abcisse (horizontal) le ratio delta-V (changement de vitesse obtenu) sur vitesse d'éjection des ergols brulés. Les carburants hypergoliques brulés typiquement par les sondes spatiales produisent des gaz éjectés à une vitesse de 2,8 km/s (hydrogène+oxygène : 3,8 km/s mais pas utilisable sur une sonde spatiale notamment parce que l'hydrogène avec le temps finit par s'échapper)
- La courbe fournit la relation entre ces deux données

Dans le cas de notre sonde on pourrra donc obtenir une accélération (ou un ralentissement) de :
- 2,8 km/s si les ergols utilisés représentent ~ 63% de la masse de la sonde
- 5,6 km/s si les ergols représentent ~ 86% de la masse de la sonde
- 8,4 km/s si les ergols représentent ~95% de la masse de la sonde

De manière brute pour ralentir de 8,4 km/s une sonde spatiale dont la  masse nette est de 500 kg, il faut emporter 19 fois la masse de la sonde en carburant soit 9,5 tonnes (ratio charge utile / étage propulsif de 5%). Mais pour emporter une telle quantité de carburant il faut un gros réservoir qui vient ajouter beaucoup de masse, le moteur doit être beaucoup plus puissant donc lourd pour libérer autant d'énergie rapidement (on ne peut pas se permettre de freiner sur une longue plage de temps pour s'insérer en orbite), etc.... Même en concevant des étages propulsifs largables il faut appliquer un ratio qui est beaucoup plus faible que nos 5%

et nous n'avons pas freiné de 12 km/s ....

Il faudrait faire un mix comme avec Dawn alors. Moteur ionique et orbite autour du soleil qui est la même que l'objet à intercepté. Aide avec assistance gravitationnelle
Bon seul soucis c'est que pour Pluton ça risque de prendre quasi 50 ans je pense  :(

lionel a écrit:Il faudrait faire un mix comme avec Dawn alors. Moteur ionique et orbite autour du soleil qui est la même que l'objet à intercepté. Aide avec assistance gravitationnelle
Bon seul soucis c'est que pour Pluton ça risque de prendre quasi 50 ans je pense  :(

Il faut arriver sur une trajectoire tangente à l'orbite avec un différentiel de vitesse très faible.
- Dawn a mis 7 ans à tourner en spirale pour s'éloigner de 3 Unités Astronomiques (UA)  ... alors au niveau de Pluton (plus l'inclinaison très forte de cette dernière // écliptique)
- Qui dit moteur ionique dit consommation électrique importante. Le moteur de Dawn (9 grammes de poussée) ne donne plus sa pleine poussée depuis que la sonde est à plus de 2 UA malgré 200 kg de panneaux solaires (il faut 2,5 kW mini)

On y a déjà réfléchi :)
http://www.lpi.usra.edu/decadal/sbag/topical_wp/2004-Pluto.pdf

Pour résumer :  l'assistance gravitationnelle de Jupiter permet de freiner un grand coup et d'arriver à une vitesse gérable au niveau de Pluton (au prix d'un transit entre Jupiter et Pluton de 17 ans) et les RTG permettent au moteur ionique de produire à l'arrivée les km/s avec une pénalité de masse pas trop importante.

Oh intéressant merci
J'imagine que ça n'a jamais était fait car trop long (le voyage) et peu d’intérêt au final. Un passage au dessus de pluton suffira à la connaitre assez bien je pense, pas besoin d'orbiter autour contrairement à des systèmes plus riches comme Saturne ou Jupiter.

Pline a écrit:Pour résumer :  l'assistance gravitationnelle de Jupiter permet de freiner un grand coup et d'arriver à une vitesse gérable au niveau de Pluton (au prix d'un transit entre Jupiter et Pluton de 17 ans) et les RTG permettent au moteur ionique de produire à l'arrivée les km/s avec une pénalité de masse pas trop importante.

C'est pas du tout ce que j'ai compris... Si j'ai bien lu, l'assistance gravitationnelle sert à accélérer davantage la sonde de 800kg, après quoi le moteur ionique est utilisé pour pour accélérer davantage encore, puis à freiner en fin de voyage, après 15 ans de transit.

Akwa a écrit:

Pline a écrit:Pour résumer :  l'assistance gravitationnelle de Jupiter permet de freiner un grand coup et d'arriver à une vitesse gérable au niveau de Pluton (au prix d'un transit entre Jupiter et Pluton de 17 ans) et les RTG permettent au moteur ionique de produire à l'arrivée les km/s avec une pénalité de masse pas trop importante.

C'est pas du tout ce que j'ai compris... Si j'ai bien lu, l'assistance gravitationnelle sert à accélérer davantage la sonde de 800kg, après quoi le moteur ionique est utilisé pour pour accélérer davantage encore, puis à freiner en fin de voyage, après 15 ans de transit.

Effectivement j'ai lu trop vite. La sonde arrive au niveau de Jupiter sans disposer d'une vitesse lui permettant d'atteindre Pluton. Elle utilise l'assistance gravitationnelle de Jupiter pour obtenir le surcroit de vitesse suffisant mais la vitesse résultante à l'arrivée est beaucoup plus faible que celle de New Horizons (4 km/s vs 13 km/s+) ce qui lui permet d'utiliser son moteur ionique pour se placer en orbite.

Rappel : l'équipe New Horizons n'a à ce jour toujours pas trouvé d'objet dans la ceinture de Kuiper (la région traversée au delà de Pluton) qui soit à portée de la sonde spatiale compte tenu de la quantité d'ergols limitée dont elle dispose. La recherche d'une cible à l'aide de télescopes est en cours.

Suite de mon message du 17 juin :

La phase pilote de recherche d'objets dans la ceinture de Kuiper à l'aide du télescope Hubble a donné les résultats prévus par l'équipe New Horizons : deux nouveaux objets ont été découverts. En conséquence les gestionnaires du télescope spatial ont alloué la tranche de temps d'observation (160 orbites=~240 heures) demandée par l'équipe de New Horizons qui devrait permettre de découvrir une cible à portée de la sonde spatiale ... avec une probabilité de plus de 94%.

Source : Dépêche du Site Hubble du 1er juillet

C'est une excellente nouvelle que leur modèle probabiliste soit bon ! :bounce: 

Nouvelle image de Pluton & Charon, la dernière remontant à plus d'un an :
1-3/07/2013 (dist. 880 millions de km) : http://pluto.jhuapl.edu/news_center/images/20130710_1_lg.jpg



Caméra LORRI - 21/07/2014 - dist. ~ 420 000 000 km

https://twitter.com/AlanStern/status/492380203545395201/photo/1

Neptune vue par New-Horizons:


Et la première image d'Hydra, vue plusieurs mois plus tôt que prévu (ce qui pousse la NASA à revoir leur modèle):

Et un IAmA reddit de l'équipe New Horizon http://www.reddit.com/r/IAmA/comments/2igklm/hi_i_am_alan_stern_head_of_nasas_new_horizons/

On apprend beaucoup de choses et certaines trés techniques

Intéressant en effet. et surtout dans leurs réponses, ont a la trajet prévu après Pluton vers la ceinture de Kuiper:

New Horizons Mission: Kuiper Belt Fly-Through from Alex Parker on Vimeo.

Tiens ?  ya du bruit dans l'espace après Pluton quand on croise des astéroides :lolnasa:

wakka a écrit:Tiens ?  ya du bruit dans l'espace après Pluton quand on croise des astéroides :lolnasa:

mais non ta rien compris c'est le faucon millénium qui fais se bruit la ou un x-wing ou un chasseur tie de l'empire :megalol: :megalol: :megalol:

C'est vrai que le bruit fait un peux cheap ^^ (et qu'il n'a pas lieux d'être, bien sur).

Par contre, là il se passe quoi ? Il rentre en plein dans Pluton ? ^^

C'est Pluton ! ca passera a seulement 10000km. c'est expliqué sur reddit : "That's Pluto! Don't worry, we'll miss it by 10,000 kilometers."

ont apprend pas mal de petits truc aussi, en vrac:

-la communication se fait a un debit de 1000 bits/secondes
-quand la sonde sera aussi eloigné que Voyager, les communication mettrons 8,5 heures a lui parvenir (a la vitesse de la lumière)
-pour déterminer la trajectoire de pluton, les ingénieurs ont même été scanner les première observation de pluton faites en 1930 sur des plaques photographiques !
-la luminosité de pluton est 1000 fois plus faible que celle de la terre
-la résolution maximale des photos sera de 70m/pixel au plus pres
-le plus gros challenge de la team new-horizon ? obtenir des fond (des sous pour fonctionner quoi)
-leur liste films a voir absolument ? "2001: A Space Odyssey, Apollo 13, Gravity, Silent Running, Her, Moon, can't wait for Interstellar!"

Parmi tous ces corps célestes, on a une idée duquel New Horizons va passer le plus proche et quelle résolution approximative on pourrait obtenir ?
Parce que la moisson semble quand même assez excitante :bounce1:

ndiver a écrit:Parmi tous ces corps célestes, on a une idée duquel New Horizons va passer le plus proche et quelle résolution approximative on pourrait obtenir ?

Jusquà présent on n'a pas encore détecté de cible (KBO) suffisamment proche ("close encounter") de New Horizons pour être scientifiquement correctement exploitable.

Pour l'instant, seulement quatre (2011 HZ102, 2011 JY31, 2011 JW31 et 2011 HJ103) découvertes seraient survolées à moins de 0,2 UA soit quand même 30 millions de km !  Ils sont donc considérées comme des objectifs dits "long-range".
Et question consommation d'ergols, il est exclu de pouvoir s'en rapprocher en modifiant la trajectoire !
Au mieux 2011 HZ102 sera fin 2018 à 0,15 UA (23 millions de km) de NH, ce qui ne permet pas à la caméra LORRI de voir à sa surface des détails de moins de 111 km !
http://arxiv.org/abs/1405.7181
http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1405/1405.7181.pdf
https://plot.ly/~alexhp/57/flybys-of-minor-planets-in-the-outer-solar-system-pioneer-10-and-11-voyager-i-an/

Tout espoir n'est pas perdu, car depuis l'été dernier le télescope Hubble est mis à contribution pour repérer de bien meilleures cibles. Statistiquement, succès quasi garanti ...
http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2014/35/full/
A suivre ici :  http://sciencythoughts.blogspot.fr/2014/09/observations-of-new-horizons-candidate.html

Tout espoir n'est pas perdu, car depuis l'été dernier le télescope Hubble est mis à contribution pour repérer de bien meilleures cibles. Statistiquement, succès quasi garanti ...

Et il était temps!!
J'ai lu plusieurs fois qu'avant l'été, l'équipe de NH déplorait le manque d'investissement d'Hubble et le ,parait-il, manque d’intérêt de certaines équipes dans la traque de nouvelles cibles post-Pluton.

Alors bien sûr c'est normal que chaque équipes cherche à défendre ses intérêts, que tout les projets sont intéressants et que le partage du temps d'utilisation d'Hubble est millimétré dû aux nombreuses demandes....mais cela aurait été vraiment dommage de disposer enfin d'une sonde (ça ne se reproduira pas de sitôt) aux confins du système et rater une cible par manque d'investissement!