Huygens (engin spatial) - Huygens (spacecraft)
 Une réplique grandeur nature de la sonde, 1,3 mètre (4,3 pieds) de diamètre
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| Type de mission | Atterrisseur |
|---|---|
| Opérateur | ESA / ASI / NASA |
| Identifiant COSPAR | 1997-061C |
| Site Internet | Page d'accueil de Huygens |
| Propriétés du vaisseau spatial | |
| Fabricant | Aérospatiale |
| BOL masse | 320 kg (710 lb) |
| Puissance | 1800 Wh au total |
| Début de mission | |
| Date de lancement | 08:42, le 15 octobre 1997 (UTC) |
| Fusée | Titan IV (401)B ferroutage avec l' orbiteur Cassini |
| Date de déploiement | 25 décembre 2004 |
| Fin de mission | |
| Dernier contact | 13:37, le 14 janvier 2005 (UTC) |
| Date d'atterrissage | 12:43, le 14 janvier 2005 (UTC) |
| Atterrisseur des Titans | |
| Date d'atterrissage | 12h43, le 14 janvier 2005 ( SCET UTC) |
| Site d'atterrissage | 10°34′23″S 192°20′06″O / 10,573°S 192,335°W |
 Insigne de mission quadrilatérale de l'ESA pour Huygens | |
Huygens ( / h ɔɪ ɡ ən z / HOY -gənz ) est une entrée dans l' atmosphère robotique sonde spatiale quiatterrisuccès sur Saturne lune de Titan en 2005. construit et exploité par l' Agence Spatiale Européenne (ESA), elle faisait partie de laMission Cassini-Huygens et est devenu le premier vaisseau spatial à atterrir sur Titan et l'atterrissage le plus éloigné de la Terre qu'un vaisseau spatial ait jamais fait. La sonde a été nommée d'après l'astronome néerlandais du XVIIe siècle Christiaan Huygens , qui a découvert Titan en 1655.
Le vaisseau spatial combiné Cassini-Huygens a été lancé depuis la Terre le 15 octobre 1997. Huygens s'est séparé de l' orbiteur Cassini le 25 décembre 2004 et a atterri sur Titan le 14 janvier 2005 près de la région d'Adiri . L' atterrissage de Huygens est à ce jour le seul accompli dans le système solaire externe , et a également été le premier sur une lune autre que celle de la Terre.
Huygens a atterri sur terre, bien que la possibilité qu'il atterrisse dans un océan ait également été prise en compte dans sa conception. La sonde a été conçue pour recueillir des données pendant quelques heures dans l' atmosphère , et éventuellement une courte période à la surface. Il a continué à envoyer des données pendant environ 90 minutes après l'atterrissage.
Aperçu
Huygens a été conçu pour entrer et freiner dans l'atmosphère de Titan et parachuter un laboratoire robotique entièrement instrumenté à la surface. Lorsque la mission a été planifiée, il n'était pas encore certain que le site d'atterrissage serait une chaîne de montagnes, une plaine plate , un océan ou autre chose, et on pensait que l'analyse des données de Cassini aiderait à répondre à ces questions.
D'après les photos prises par Cassini à 1 200 km (750 mi) au-dessus de Titan, le site d'atterrissage semblait être un rivage. En supposant que le site d'atterrissage puisse être non solide, Huygens a été conçu pour survivre à l'impact, éclabousser une surface liquide sur Titan et renvoyer des données pendant plusieurs minutes dans ces conditions. Si cela se produisait, ce serait la première fois qu'une sonde artificielle atterrirait dans un océan extraterrestre. Le vaisseau spatial n'avait pas plus de trois heures d'autonomie, dont la plupart devaient être utilisées pendant la descente. Les ingénieurs s'attendaient à obtenir au maximum 30 minutes de données de la surface.
Le système de sonde Huygens se compose de la sonde de 318 kg (701 lb) elle-même, qui est descendue sur Titan, et de l'équipement de support de sonde (PSE), qui est resté attaché au vaisseau spatial en orbite. Le bouclier thermique de Huygens mesurait 2,7 m (8,9 pi) de diamètre. Après avoir éjecté le bouclier, la sonde avait un diamètre de 1,3 m (4,3 pi). Le PSE comprenait l'électronique nécessaire pour suivre la sonde, récupérer les données recueillies lors de sa descente, et traiter et livrer les données à l'orbiteur, d'où elles étaient transmises ou « reliées » à la Terre.
La sonde est restée en sommeil tout au long de la croisière interplanétaire de 6,7 ans, à l'exception des bilans de santé semestriels. Ces vérifications ont suivi le plus fidèlement possible les séquences de scénarios de descente préprogrammées, et les résultats ont été transmis à la Terre pour examen par des experts du système et de la charge utile.
Avant la séparation de la sonde de l'orbiteur le 25 décembre 2004, un dernier bilan de santé a été effectué. La minuterie "côte" a été chargée avec le temps précis nécessaire pour allumer les systèmes de sonde (15 minutes avant sa rencontre avec l'atmosphère de Titan), puis la sonde s'est détachée de l'orbiteur et a côtoyé dans l'espace libre jusqu'à Titan en 22 jours sans système actif à l'exception de sa minuterie de réveil.
La phase principale de la mission était une descente en parachute dans l'atmosphère de Titan. Les batteries et toutes les autres ressources ont été dimensionnées pour une durée de mission Huygens de 153 minutes, correspondant à un temps de descente maximum de 2,5 heures plus au moins 3 minutes supplémentaires (et éventuellement une demi-heure ou plus) sur la surface de Titan. La liaison radio de la sonde a été activée au début de la phase de descente et l'orbiteur a « écouté » la sonde pendant les trois heures suivantes, y compris la phase de descente, et les trente premières minutes après l'atterrissage. Peu de temps après la fin de cette fenêtre de communication de trois heures, l'antenne à gain élevé (HGA) de Cassini a été détournée de Titan et vers la Terre.
De très grands radiotélescopes sur Terre écoutaient également la transmission de 10 watts de Huygens en utilisant la technique de l' interférométrie à très longue base et le mode de synthèse d'ouverture. À 11h25 CET le 14 janvier, le télescope Robert C. Byrd Green Bank (GBT) en Virginie-Occidentale a détecté le signal porteur de Huygens . Le GBT a continué à détecter le signal porteur bien après que Cassini ait cessé d'écouter le flux de données entrant. En plus du GBT, huit des dix télescopes du VLBA à l' échelle du continent en Amérique du Nord, situés à Pie Town et Los Alamos, Nouveau-Mexique ; Fort Davis, Texas ; North Liberty, Iowa ; Kitt Peak, Arizona ; Brewster, Washington ; Owens Valley, Californie ; et Mauna Kea, Hawaï , ont également écouté le signal Huygens .
La force du signal reçu sur Terre de Huygens était comparable à celle de la sonde Galileo (la sonde de descente atmosphérique de Jupiter) telle que reçue par le VLA , et était donc trop faible pour être détectée en temps réel en raison de la modulation du signal par le (alors) inconnu télémétrie . Au lieu de cela, des enregistrements à large bande du signal de la sonde ont été effectués tout au long des trois heures de descente. Une fois que la télémétrie de la sonde a été transmise de Cassini à la Terre, la modulation de données désormais connue a été supprimée du signal enregistré, laissant une pure porteuse qui pouvait être intégrée sur plusieurs secondes pour déterminer la fréquence de la sonde. On s'attendait à ce que grâce à l'analyse du décalage Doppler du signal de Huygens lors de sa descente dans l'atmosphère de Titan, la vitesse et la direction du vent puissent être déterminées avec un certain degré de précision. Une position du site d'atterrissage de Huygens sur Titan a été trouvée avec précision (à moins d'un km – un km sur Titan mesure 1,3 minutes d' arc de latitude et de longitude à l'équateur) en utilisant les données Doppler à une distance de la Terre d'environ 1,2 milliard de kilomètres. La sonde a atterri sur la surface de la lune à 10,573°S 192,335°W . Une technique similaire a été utilisée pour déterminer le site d'atterrissage des rovers d'exploration de Mars en écoutant leur seule télémétrie. 10°34′23″S 192°20′06″O /
Résultats
Huygens a atterri vers 12 h 43 UTC le 14 janvier 2005 avec une vitesse d'impact similaire à celle de la chute d'une balle sur Terre d'une hauteur d'environ 1 m (3 pi). Il a fait une entaille de 12 cm (4,7 pouces) de profondeur, avant de rebondir sur une surface plane et de glisser de 30 à 40 cm (12 à 16 pouces) sur la surface. Il a ralenti en raison du frottement avec la surface et, en arrivant à son dernier lieu de repos, a oscillé cinq fois d'avant en arrière. Les capteurs de Huygens ont continué à détecter de petites vibrations pendant encore deux secondes, jusqu'à ce que le mouvement se calme environ dix secondes après l'atterrissage. La sonde a soulevé un nuage de poussière (probablement des aérosols organiques qui s'échappent de l'atmosphère) qui est resté en suspension dans l'atmosphère pendant environ quatre secondes par l'impact.
Sur le site d'atterrissage, il y avait des indications de cailloux de glace d'eau éparpillés sur une surface orange, dont la majorité est recouverte d'une fine brume de méthane . Les premières images aériennes de Titan de Huygens étaient cohérentes avec la présence de grandes masses liquides à la surface. Les premières photos de Titan avant l'atterrissage montraient ce qui semblait être de grands canaux de drainage traversant le continent de couleur plus claire dans une mer sombre. Certaines des photos suggéraient des îles et un littoral enveloppé de brume. Une analyse ultérieure de la trajectoire de la sonde a indiqué qu'en fait, Huygens avait atterri dans la région sombre de la « mer » sur les photos. Les photos prises à la surface d'un paysage semblable à un lit de lac asséché suggèrent que bien qu'il existe des preuves d'un liquide agissant à la surface récemment, les lacs et/ou les mers d'hydrocarbures pourraient ne pas exister actuellement sur le site d'atterrissage de Huygens . D'autres données de la mission Cassini , cependant, ont définitivement confirmé l'existence de lacs d'hydrocarbures liquides permanents dans les régions polaires de Titan (voir Lacs de Titan ). Des lacs d'hydrocarbures tropicaux de longue date ont également été découverts en 2012 (dont un non loin du site d'atterrissage de Huygens dans la région de Shangri-La qui fait environ la moitié de la taille du Grand Lac Salé de l'Utah , avec une profondeur d'au moins 1 m (3 pi )). Le fournisseur probable dans les zones désertiques sèches est probablement les aquifères souterrains ; autrement dit, les régions équatoriales arides de Titan contiennent des « oasis ».
La surface a été initialement signalée comme étant un "matériau semblable à de l' argile qui pourrait avoir une croûte mince suivie d'une région de consistance relativement uniforme". Un scientifique de l'ESA a comparé la texture et la couleur de la surface de Titan à une crème brûlée (c'est-à-dire une surface dure recouvrant une boue collante comme le sous-sol). Une analyse ultérieure des données suggère que les lectures de consistance de surface ont probablement été causées par Huygens poussant un gros caillou dans le sol lors de son atterrissage, et que la surface est mieux décrite comme un « sable » fait de grains de glace ou de neige gelée sur le dessus. . Les images prises après l'atterrissage de la sonde montrent une plaine plate couverte de galets. Les cailloux, qui peuvent être constitués de glace d'eau enrobée d'hydrocarbures, sont quelque peu arrondis, ce qui peut indiquer l'action de fluides sur eux. Les roches semblent être arrondies, de taille choisie et en couches de taille comme si elles étaient situées dans le lit d'un ruisseau au sein d'un lit de lac sombre, qui se compose d'un matériau à grain plus fin. Aucun caillou de plus de 15 cm (5,9 po) de diamètre n'a été repéré, tandis que les rochers de moins de 5 cm (2,0 po) sont rares sur le site d'atterrissage de Huygens . Cela implique que les gros cailloux ne peuvent pas être transportés jusqu'au fond du lac, tandis que les petites roches sont rapidement retirées de la surface.
La température sur le site d'atterrissage était de 93,8 K (-179,3 °C ; -290,8 °F) et la pression de 1 467,6 mbar (1,4484 atm), ce qui implique une abondance de méthane de 5 ± 1 % et une humidité relative de méthane de 50 % près de la surface. Par conséquent, les brouillards au sol causés par le méthane au voisinage du site d'atterrissage sont peu probables. Les thermomètres ont indiqué que la chaleur avait quitté Huygens si rapidement que le sol devait être humide, et une image montre la lumière réfléchie par une goutte de rosée lorsqu'elle tombe dans le champ de vision de la caméra. Sur Titan, la faible lumière du soleil ne permet qu'environ un centimètre d'évaporation par an (contre un mètre d'eau sur Terre), mais l'atmosphère peut contenir l'équivalent d'environ 10 m (30 pi) de liquide avant que la pluie ne se forme contre seulement quelques-uns. centimètres sur Terre. On s'attend donc à ce que la météo de Titan soit caractérisée par des averses torrentielles provoquant des crues éclair, entrecoupées de décennies ou de siècles de sécheresse.
Huygens a trouvé que la luminosité de la surface de Titan (au moment de l'atterrissage) était environ mille fois plus faible que la pleine illumination solaire sur Terre (ou 500 fois plus brillante que l'illumination par la pleine lune), c'est-à-dire que le niveau d'illumination était ressenti environ dix minutes. après le coucher du soleil sur Terre, approximativement le crépuscule civil tardif . La couleur du ciel et de la scène sur Titan est principalement orange en raison de l'atténuation beaucoup plus importante de la lumière bleue par la brume de Titan par rapport à la lumière rouge. Le Soleil (qui était relativement haut dans le ciel lorsque Huygens a atterri) serait visible comme un petit point lumineux, un dixième de la taille du disque solaire vu de la Terre, et comparable en taille et en luminosité à un phare de voiture vu d'environ 150 m (500 pi). Il projette des ombres nettes, mais de faible contraste car 90% de l'éclairage provient du ciel.
Chronologie détaillée des activités de Huygens
- Huygens s'est séparé de l' orbiteur Cassini à 02:00 UTC le 25 décembre 2004 dans Spacecraft Event Time .
- Huygens est entré dans l'atmosphère de Titan à 10h13 UTC le 14 janvier 2005 à SCET, selon l'ESA.
- La sonde a atterri à la surface de Titan à environ 10,6°S, 192,3°W vers 12:43 UTC en SCET (2 heures 30 minutes après l'entrée dans l'atmosphère).(1.)
Il y a eu un transit de la Terre et de la Lune à travers le Soleil vu de Saturne/Titan quelques heures avant l'atterrissage. Huygens est entré dans la couche supérieure de l'atmosphère de Titan 2,7 heures après la fin du transit de la Terre, ou seulement une ou deux minutes après la fin du transit de la Lune. Cependant, le transit n'a pas interféré avec l' orbiteur Cassini ou la sonde Huygens , pour deux raisons. Premièrement, bien qu'ils ne puissent recevoir aucun signal de la Terre parce qu'elle était devant le Soleil, la Terre pouvait toujours les écouter. Deuxièmement, Huygens n'a envoyé aucune donnée lisible directement sur Terre. Au contraire, il a transmis des données à l' orbiteur Cassini , qui a ensuite relayé à la Terre les données reçues.
Instrumentation
Huygens avait à bord six instruments qui ont recueilli un large éventail de données scientifiques alors que la sonde descendait dans l'atmosphère de Titan. Les six instruments sont :
Instrument de structure atmosphérique Huygens (HASI)
Cet instrument contient une suite de capteurs qui ont mesuré les propriétés physiques et électriques de l'atmosphère de Titan. Les accéléromètres mesuraient les forces dans les trois axes pendant que la sonde descendait dans l'atmosphère. Les propriétés aérodynamiques de la sonde étant déjà connues, il a été possible de déterminer la densité de l'atmosphère de Titan et de détecter des rafales de vent. La sonde a été conçue de telle sorte qu'en cas d'atterrissage sur une surface liquide, son mouvement dû aux vagues aurait également été mesurable. Des capteurs de température et de pression mesuraient les propriétés thermiques de l'atmosphère. Le composant Permittivity and Electromagnetic Wave Analyzer a mesuré la conductivité des électrons et des ions (c'est-à-dire des particules chargées positivement) de l'atmosphère et a recherché l'activité des ondes électromagnétiques. Sur la surface de Titan, la conductivité électrique et la permittivité (c'est-à-dire le rapport du champ de déplacement électrique à son champ électrique ) du matériau de surface ont été mesurées. Le sous-système HASI contient également un microphone, qui a été utilisé pour enregistrer tout événement acoustique pendant la descente et l'atterrissage de la sonde ; c'était la première fois dans l'histoire que des sons audibles d'un autre corps planétaire avaient été enregistrés.
Expérience de vent Doppler (DWE)
Cette expérience a utilisé un oscillateur ultra-stable qui a fourni une fréquence porteuse précise en bande S qui a permis à l'orbiteur Cassini de déterminer avec précision la vitesse radiale de Huygens par rapport à Cassini via l' effet Doppler . Le mouvement horizontal induit par le vent de Huygens aurait été dérivé des mesures de décalage Doppler mesurées, corrigées de tous les effets connus d'orbite et de propagation. Le mouvement de balancement de la sonde sous son parachute dû aux propriétés atmosphériques peut également avoir été détecté. L'échec des contrôleurs au sol à allumer le récepteur dans l' orbiteur Cassini a causé la perte de ces données. Des radiotélescopes terrestres ont pu en reconstruire une partie. Les mesures ont commencé à 150 km (93 mi) au-dessus de la surface de Titan, où Huygens a été soufflé vers l'est à plus de 400 km/h (250 mph), en accord avec les mesures antérieures des vents à 200 km (120 mi) d'altitude, faites au cours des derniers années à l'aide de télescopes . Entre 60 et 80 km (37 et 50 mi), Huygens a été secoué par des vents rapidement fluctuants, que l'on pense être un cisaillement vertical du vent. Au niveau du sol, le décalage Doppler basé sur Terre et les mesures VLBI montrent des vents doux de quelques mètres par seconde, à peu près conformes aux attentes.
Imageur de descente/radiomètre spectral (DISR)
Comme Huygens était principalement une mission atmosphérique, l'instrument DISR a été optimisé pour étudier le bilan radiatif à l'intérieur de l'atmosphère de Titan. Ses spectromètres visibles et infrarouges et ses photomètres violets ont mesuré le flux radiant ascendant et descendant d'une altitude de 145 km (90 mi) jusqu'à la surface. Les caméras solaires à auréoles ont mesuré comment la diffusion par les aérosols fait varier l'intensité directement autour du Soleil. Trois imageurs, partageant le même CCD , ont périodiquement imagé une fauchée d'environ 30 degrés de large, allant du presque nadir à juste au-dessus de l'horizon. Aidés par la sonde à rotation lente, ils construiraient une mosaïque complète du site d'atterrissage, qui, étonnamment, n'est devenu clairement visible qu'en dessous de 25 km (16 mi) d'altitude. Toutes les mesures étaient chronométrées à l'aide d'une barre d'ombre, qui indiquerait à DISR quand le Soleil avait traversé le champ de vision. Malheureusement, ce schéma a été bouleversé par le fait que Huygens a tourné dans une direction opposée à celle attendue. Juste avant l'atterrissage, une lampe a été allumée pour éclairer la surface, ce qui a permis de mesurer la réflectance de surface à des longueurs d'onde complètement bloquées par l' absorption du méthane atmosphérique .
DISR a été développé au Lunar and Planetary Laboratory de l' Université de l'Arizona sous la direction de Martin Tomasko, avec plusieurs instituts européens contribuant au matériel. « Les objectifs scientifiques de l'expérience se répartissent en quatre domaines, notamment (1) la mesure du profil de chauffage solaire pour les études de l'équilibre thermique de Titan ; (2) les mesures d'imagerie et de réflexion spectrale de la surface pour les études de la composition, de la topographie et processus physiques qui forment la surface ainsi que pour les mesures directes du profil du vent pendant la descente ; (3) mesures de la luminosité et du degré de polarisation linéaire de la lumière solaire diffusée, y compris l'auréole solaire ainsi que des mesures de la profondeur optique d'extinction des aérosols en fonction de la longueur d'onde et de l'altitude pour étudier la taille, la forme, la distribution verticale, les propriétés optiques, les sources et les puits d'aérosols dans l'atmosphère de Titan ; et (4) les mesures du spectre du flux solaire descendant pour étudier la composition de l'atmosphère, en particulier le profil de rapport de mélange du méthane tout au long de la descente."
Spectromètre de masse à chromatographe en phase gazeuse (GC/MS)
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Cet instrument est un analyseur chimique de gaz conçu pour identifier et mesurer les produits chimiques dans l'atmosphère de Titan. Il était équipé d'échantillonneurs qui étaient remplis à haute altitude pour analyse. Le spectromètre de masse , un quadripôle à haute tension, a collecté des données pour construire un modèle des masses moléculaires de chaque gaz, et une séparation plus puissante des espèces moléculaires et isotopiques a été réalisée par le chromatographe en phase gazeuse . Pendant la descente, le GC/MS a également analysé les produits de pyrolyse (c'est-à-dire les échantillons altérés par le chauffage) qui lui ont été transmis par le pyrolyseur collecteur d'aérosols. Enfin, le GC/MS a mesuré la composition de la surface de Titan. Cette enquête a été rendue possible en chauffant l'instrument GC/MS juste avant l'impact afin de vaporiser le matériau de surface lors du contact. Le GC/MS a été développé par le Goddard Space Flight Center et le Space Physics Research Lab de l' Université du Michigan .
Collecteur d'aérosols et pyrolyseur (ACP)
L'expérience ACP a attiré des particules d' aérosol de l'atmosphère à travers des filtres, puis a chauffé les échantillons piégés dans des fours (en utilisant le processus de pyrolyse ) pour vaporiser les volatils et décomposer les matériaux organiques complexes. Les produits ont été rincés le long d'un tuyau vers l' instrument GC/MS pour analyse. Deux filtres ont été fournis pour collecter des échantillons à différentes altitudes. L'ACP a été développé par une équipe (française) de l' ESA au Laboratoire Inter-Universitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA).
Paquet de science de surface (SSP)
Le SSP contenait un certain nombre de capteurs conçus pour déterminer les propriétés physiques de la surface de Titan au point d'impact, que la surface soit solide ou liquide. Un sondeur acoustique , activé pendant les 100 derniers mètres (300 pieds) de la descente, déterminait en continu la distance à la surface, mesurant le taux de descente et la rugosité de la surface (par exemple, due aux vagues). L'instrument a été conçu de telle sorte que si la surface était liquide, le sondeur mesurerait la vitesse du son dans "l'océan" et peut-être aussi la structure souterraine (profondeur). Pendant la descente, les mesures de la vitesse du son ont donné des informations sur la composition atmosphérique et la température, et un accéléromètre a enregistré le profil de décélération à l'impact, indiquant la dureté et la structure de la surface. Un capteur d'inclinaison a mesuré le mouvement du pendule pendant la descente et a également été conçu pour indiquer l'attitude de la sonde après l'atterrissage et montrer tout mouvement dû aux vagues. Si la surface avait été liquide, d'autres capteurs auraient également mesuré sa densité , sa température, sa conductivité thermique , sa capacité calorifique, ses propriétés électriques ( permittivité et conductivité) et son indice de réfraction (à l'aide d'un réfractomètre à angle critique). Un instrument de pénétromètre , qui dépassait de 55 mm (2,2 pouces) au-delà du bas du module de descente Huygens , a été utilisé pour créer une trace de pénétromètre lorsque Huygens a atterri à la surface. Cela a été fait en mesurant la force exercée sur l'instrument par la surface du corps lorsqu'il a percé et a été poussé vers le bas dans le corps par l'atterrissage. La trace montre cette force en fonction du temps sur une période d'environ 400 ms. La trace a une pointe initiale qui suggère que l'instrument a heurté l'un des cailloux glacés sur la surface photographiée par la caméra DISR.
Le Huygens SSP a été développé par le département des sciences spatiales de l' Université du Kent et le département des sciences spatiales du laboratoire Rutherford Appleton sous la direction du professeur John Zarnecki . La recherche et la responsabilité du SSP ont été transférées à l' Open University lorsque John Zarnecki a été transféré en 2000.
Conception de vaisseau spatial
Huygens a été construit sous la maîtrise d'œuvre d' Aérospatiale dans son centre spatial de Cannes Mandelieu , en France, qui fait maintenant partie de Thales Alenia Space . Le système de bouclier thermique a été construit sous la responsabilité d'Aérospatiale près de Bordeaux, qui fait maintenant partie d' Airbus Defence and Space .
Parachute
Martin-Baker Space Systems était responsable des systèmes de parachute de Huygens et des composants structurels, des mécanismes et de la pyrotechnie qui contrôlent la descente de la sonde sur Titan. IRVIN-GQ était responsable de la définition de la structure de chacun des parachutes de Huygens . Irvin a travaillé sur le sous-système de contrôle de descente de la sonde sous contrat avec Martin-Baker Space Systems .
Défaut de conception critique partiellement résolu
Longtemps après le lancement, quelques ingénieurs persistants ont découvert que l'équipement de communication sur Cassini avait un défaut de conception potentiellement fatal, qui aurait causé la perte de toutes les données transmises par Huygens .
Étant donné que Huygens était trop petit pour transmettre directement à la Terre, il a été conçu pour transmettre les données de télémétrie obtenues lors de la descente dans l'atmosphère de Titan à Cassini par radio , qui à son tour les relayerait à la Terre à l'aide de sa grande antenne principale de 4 m (13 pi) de diamètre. . Certains ingénieurs, notamment les employés de l' ESA ESOC Claudio Sollazzo et Boris Smeds , se sont sentis mal à l'aise sur le fait que, à leur avis, cette fonctionnalité n'avait pas été testée avant le lancement dans des conditions suffisamment réalistes. Smeds a réussi, avec quelques difficultés, à persuader ses supérieurs d'effectuer des tests supplémentaires pendant que Cassini était en vol. Au début de 2000, il a envoyé des données de télémétrie simulées à différents niveaux de puissance et de décalage Doppler de la Terre à Cassini . Il s'est avéré que Cassini n'était pas en mesure de relayer correctement les données.
En effet, selon le plan de vol d'origine, lorsque Huygens devait descendre vers Titan, il aurait accéléré par rapport à Cassini , faisant varier le décalage Doppler de son signal. Par conséquent, le matériel du récepteur de Cassini a été conçu pour pouvoir recevoir sur une gamme de fréquences décalées. Cependant, le micrologiciel n'a pas pris en compte le fait que le décalage Doppler aurait modifié non seulement la fréquence porteuse , mais également la synchronisation des bits de charge utile , codés par déphasage à 8192 bits par seconde .
La reprogrammation du firmware était impossible, et comme solution, la trajectoire a dû être modifiée. Huygens s'est détaché un mois plus tard que prévu initialement (décembre 2004 au lieu de novembre) et s'est approché de Titan de telle sorte que ses transmissions se déplacent perpendiculairement à sa direction de mouvement par rapport à Cassini , réduisant considérablement le décalage Doppler.
Le changement de trajectoire a en grande partie surmonté le défaut de conception et la transmission des données a réussi, bien que les informations de l'un des deux canaux radio aient été perdues en raison d'une erreur sans rapport.
Données du canal A perdues
Huygens a été programmé pour transmettre des données télémétriques et scientifiques à l' orbiteur Cassini pour un relais vers la Terre à l'aide de deux systèmes radio redondants en bande S , appelés canaux A et B, ou chaînes A et B. Le canal A était le seul chemin pour une expérience à mesurer la vitesse du vent en étudiant de minuscules changements de fréquence causés par le mouvement de Huygens . Dans une autre dérogation délibérée à la redondance totale, les images de l'imageur de descente ont été divisées, chaque canal transportant 350 images.
Cassini n'a jamais écouté le canal A en raison d'une erreur dans la séquence de commandes envoyées au vaisseau spatial. Le récepteur de l'orbiteur n'a jamais reçu l'ordre de s'allumer, selon des responsables de l'Agence spatiale européenne. L'ESA a annoncé que l'erreur était une erreur de sa part, que la commande manquante faisait partie d'une séquence de commandes développée par l'ESA pour la mission Huygens , et qu'elle a été exécutée par Cassini telle que livrée.
Le canal A n'ayant pas été utilisé, seules 350 images ont été reçues au lieu des 700 prévues. Toutes les mesures radio Doppler entre Cassini et Huygens ont également été perdues. Des mesures radio Doppler de Huygens depuis la Terre ont été effectuées, bien qu'elles n'aient pas été aussi précises que les mesures perdues faites par Cassini . L'utilisation de capteurs accéléromètres sur Huygens et le suivi VLBI de la position de la sonde Huygens depuis la Terre ont permis d'effectuer des calculs de vitesse et de direction du vent raisonnablement précis.
Site d'atterrissage
La sonde a atterri à la surface de Titan à 10,573°S 192,335°W . 10°34′23″S 192°20′06″O /
Voir également
- Cassini-Huygens calendrier
- Retraite de Cassini
- Europlanète
- Liste des missions vers les planètes extérieures
- Explorateur de juments Titan
- Mission du système Titan Saturne
- Sonde Galilée
Les références
Citations
Bibliographie
- Nature 438 , déc. 2005 - Les résultats analysés dans neuf articles, lettres à l'éditeur et médias associés sont disponibles en accès libre en ligne.
Lectures complémentaires
- Ralph Lorenz (2018). NASA/ESA/ASI Cassini-Huygens : à partir de 1997 (orbiteur Cassini, sonde Huygens et futurs concepts d'exploration) (Manuel d'atelier des propriétaires) . Manuels Haynes, Royaume-Uni. ISBN 978-1785211119.
Liens externes
- Compositions d'images amateurs, précédant les sorties de la NASA et de l'ESA
- Site web de l'Agence spatiale européenne Cassini-Huygens , comprenant des vidéos de la descente
- Informations scientifiques ESA Huygens
- Animation Flash interactive des orbites de Cassini jusqu'en 2008
- Dernières actualités sur la sonde Huygens
- La page Cassini-Huygens de la NASA
- Nouveau scientifique — « Cassini-Huygens : mission vers Saturne »
- Couverture Saturn de la Planetary Society
- Mosaïques de surface et traitement d'image étendu par un amateur
- "La sonde Huygens : science, charge utile et aperçu de la mission"
- Webcasts Exploratorium sur Saturne et Titan
- Bulletin de l'ESA sur Huygens
- Ingénierie du parachute et des systèmes informatiques de la sonde Huygens