Sonde Cassini: mission accomplie

Ce vendredi 15 septembre, à 10h31 TU, Cassini a tiré sa révérence. La sonde américano-européenne a pénétré dans l’atmosphère de Saturne et s’y est consumée. Une fin programmée après plus d’une décennie de découvertes autour de la planète aux anneaux.

Représentation de Cassini au-dessus de Saturne, avant sa chute dans l'atmosphère. NASA/Handout via REUTERS

C’était un peu la soupe à la grimace du côté du JPL, Jet Propulsion Laboratory, de la Nasa, à Pasadena, en Californie. Sur l’écran de contrôle, une ligne vient de devenir plate, on ne reçoit plus les données envoyées par Cassini depuis Saturne, à 1,5 milliard de kilomètres. L’EOM,l'End Of Mission dans le jargon, est prononcé. C’est la fin d’un programme de 20 ans qui a révolutionné notre compréhension de la planète aux anneaux, et du système solaire.

Quelques chiffres aident à comprendre pourquoi l’équipe de la mission et également tous les astrophysiciens font grise mine. Cassini, c’est un décollage il y a 20 ans, sept ans de trajet pour rejoindre Saturne, treize ans à orbiter autour, près d’un demi-million d’images prises, et des données qui ont permis la publication de 4 000 articles scientifiques. Deux générations de chercheurs ont accompagné la sonde : « Cela va me faire bizarre de regarder le ciel et savoir qu’elle n’est plus là, alors qu’elle a fait partie de mon quotidien depuis des années », anticipait Nicolas Altobelli, le responsable scientifique de Cassini du côté de l’Agence spatiale européenne (ESA).

Vingt ans d'odyssée spatiale

Mais pour en arriver là, il a donc fallu un long voyage. C’est au début des années 1980, après le survol de Saturne par les sondes américaines Voyager 1 et 2 que l’idée d’une mission dédiée commence à faire son chemin. Elle se concrétisera par un partenariat avec l’Europe : le concept Cassini-Huygens voit le jour. Il consiste en une sonde, Cassini, qui doit étudier Saturne, ses anneaux et ses lunes, et un atterrisseur, Huygens, qui doit se poser sur l’une d’entre elles, Titan. Cette lune intrigue en effet les astrophysiciens depuis le survol des sondes Voyager. Le 15 octobre 1997, une fusée Titan-IVB décolle de Cap Canaveral en Floride, c’est le début du périple.

Il faudra sept ans à la sonde pour rejoindre Saturne, au prix d’un itinéraire complexe. A cette distance, impossible d’aller en ligne droite, cela demanderait trop d’énergie. Il faut donc utiliser l’attraction gravitationnelle des autres planètes pour accélérer Cassini, comme en utilisant une fronde. Elle survolera donc deux fois Vénus et une fois la Terre avant d’être propulsée vers le système solaire externe. Un dernier coup de pouce de Jupiter, et Cassini voit le bout du périple le 1er juillet 2004 en s’insérant en orbite autour de Saturne.

Des découvertes scientifiques majeures

S’en suivront treize années d’analyses scientifiques en tout genre. Citons tout d’abord l’atterrissage de Huygens sur Titan, le 14 janvier 2015. Ce satellite naturel de Saturne, plus gros que Mercure intriguait les spécialistes depuis les années 1980. L’objet semblait être doté d’une atmosphère d’hydrocarbures ! Cassini et Huygens le confirmeront, découvrant également qu’un véritable cycle du méthane a lieu sur place, similaire au cycle de l’eau sur Terre : il y pleut du méthane, qui ruisselle sur un sol gelé, forme des rivières, s’évapore, et le cycle recommence.

Pour les astronomes, avoir une sonde dans le système de Saturne était l’occasion de répondre à une multitude de questions : « Quelle est l’origine des anneaux ? Comment évoluent-ils ? D’où viennent les hydrocarbures de Titan ? Les lunes de glaces sont-elles actives ? », explique Nicolas Altobelli. Cassini répondra en grande partie à toutes ces questions, tout en soulevant d’autres. Avec au premier rang, Encelade, une des lunes glacées de Saturne qui s’est révélée être d’une importance majeure pour le futur de l’exploration spatiale. Il s’agit d’un monde entièrement recouvert d’une banquise épaisse de plusieurs kilomètres.

Les lunes de Saturne

En-dessous, un océan d’eau salée qui laisse parfois échapper des panaches de liquide dans l’espace au travers de fissures dans la glace. « Ce qu’on a mis en évidence à partir des premières observations de ces panaches, c’est qu’Encelade a non seulement un océan liquide, mais a également une activité hydrothermale », explique Nicolas Altobelli. En clair, il y a des geysers sous-marins au fond de l’océan d’Encelade, comme on peut en trouver sur Terre. « Cela ouvre des perspectives d’astrobiologie énormes. Mais attention, nous n’avons jamais dit qu’on avait découvert de la vie ou quoi que ce soit ! ». Les conditions de son apparition semblent en tout cas réunies sur cette petite lune, et il faudra de futures missions d’exploration pour en avoir le cœur net.

Titan et Encelade ne sont cependant que deux des nombreuses lunes de Saturne. Cassini survolera également Thétys, Hypérion (qui ressemble à une éponge), Dioné, Pan, Télesto, Japet (qui a un étrange bourrelet au niveau de l’équateur), Mimas (un sosie de l’Etoile noire de la guerre des étoiles), Phoebé … Cassini découvrira également 10 nouvelles lunes !

Mission suicide de la sonde

Les résultats s’enchaînent et les années passent : après treize ans autour de Saturne, et déjà deux prolongations de mission, la sonde arrive au bout de ses réserves du carburant qui lui permet de corriger ses orbites. Elle se place en avril 2017 sur sa dernière trajectoire, qui la fait passer entre les anneaux et la planète. Elle effectue 22 de ces nouvelles orbites, jusqu’à ce 15 septembre où elle pénètre en trombe dans l’atmosphère de Saturne, à 112 000 km/h, pour s’y consumer. Les équipes au sol ont en effet préféré ce baroud d’honneur qui peut permettre de glaner quelques dernières données, à laisser la sonde dériver sans contrôle : « En s’assurant que Cassini termine sa mission dans Saturne, on évite toute collision avec les lunes de glace que l’on cherche à protéger ». Il s’agit d’éviter que les quelques bactéries qui ont suivi Cassini depuis son décollage et qui ont survécu au voyage ne viennent polluer un monde dans lequel on estime que la vie a une chance d’être présente.

Cassini, c'est fini...

Cassini maintenant détruite, elle laisse un grand vide derrière elle. Aucune mission vers Saturne n’est pour l’instant sortie des cartons. Les efforts sont en effet concentrés vers Jupiter qui, elle aussi, possède une lune glacée comme Encélade : Europe. JUICE (Jupiter ICy moons Explorer) de l’Agence spatiale européenne et Clipper de la Nasa doivent décoller durant la prochaine décennie pour examiner cet objet qui a l’air lui aussi très intéressant en astrobiologie. Mais en attendant : « La fin de Cassini, c’est un moment très difficile », admet Nicolas Altobelli, qui a fait toute sa carrière sur cette mission. « Cassini a accompagné des générations entières, depuis la génération qui la conçoit, celle qui opère la mission, et celle qui traite les données … » En la matière, il y a encore de quoi s’occuper : au cours de sa mission, la sonde spatiale Cassini a bouclé 293 orbites autour de Saturne et a effectué 127 survols de Titan, 23 d'Encelade et 162 d'autres lunes de la planète géante. Au total, ce sont 653 giga-octets de données scientifiques qui ont été collectés. Pas mal, pour une sonde vieille de 20 ans.