Dragonfly, un laboratoire volant pour Titan
Dragonfly est un atterrisseur à rotors de la NASA qui volera de site en site sur Titan, la plus grande lune de Saturne, pour étudier sa chimie organique et son habitabilité. Sélectionnée en juin 2019 dans le cadre du programme New Frontiers et dirigée par le laboratoire de physique appliquée de l'université Johns Hopkins (APL), la mission doit décoller en juillet 2028 pour atteindre Titan en 2034. Elle se posera parmi les dunes équatoriales de la région de Shangri-La avant de rejoindre Selk, un cratère d'impact où de l'eau liquide a pu se mêler à des matières organiques.
Sommaire
Pourquoi voler sur Titan ?
Titan est la seule lune dotée d'une atmosphère épaisse et le seul monde, hormis la Terre, où des liquides stables existent en surface. Sa chimie, alimentée par la lumière solaire qui casse le méthane et l'azote en haute atmosphère, produit un immense stock de molécules organiques qui retombent en brume et s'accumulent en dunes. Quelque part dans cette matière, surtout là où elle a rencontré de l'eau liquide, la chimie a peut-être franchi des étapes comparables à celles qui ont précédé la vie sur Terre.
Titan est aussi l'endroit du Système solaire où il est le plus facile de voler. Son atmosphère est environ quatre fois plus dense que celle de la Terre au sol, et sa gravité vaut à peu près un septième de la nôtre. Soulever une charge y demande bien moins d'énergie que sur Terre ou sur Mars, où l'hélicoptère Ingenuity devait faire tourner ses pales à très grande vitesse dans un air raréfié. Un giravion parcourt en une heure ce qu'un rover à roues mettrait des semaines à franchir, et se pose avec précision sur les sites les plus intéressants.
La sonde Huygens a prouvé en 2005 que le sol de Titan est assez ferme pour s'y poser, et le radar de Cassini a cartographié les terrains qui ont servi à choisir la zone d'atterrissage.
L'engin
Dragonfly est un octocoptère : quatre paires de rotors superposés et contrarotatifs montés sur un corps d'atterrisseur. Chaque vol puise dans une batterie rechargeable que le MMRTG remplit entre deux sauts. L'énergie solaire serait inutile : l'épaisse brume de Titan et son éloignement du Soleil plongent la surface dans une pénombre permanente, environ mille fois moins lumineuse que le plein jour sur Terre.
Une journée de Titan dure environ 16 jours terrestres : Dragonfly volera pendant la longue période diurne et consacrera les nuits à recharger, analyser ses échantillons et transmettre directement vers la Terre. Les communications mettant plus d'une heure dans chaque sens, chaque vol sera autonome : le giravion utilisera caméras et lidar pour naviguer et choisir seul un point de pose sûr. Les sauts prévus couvrent typiquement quelques kilomètres, des vols plus longs restant possibles.
Les instruments
| Instrument | Rôle |
|---|---|
| DraMS (spectromètre de masse) | Identifier les molécules organiques d'échantillons forés en surface ; NASA Goddard, avec un chromatographe en phase gazeuse fourni par le CNES |
| DraGNS (spectromètre gamma et neutrons) | Mesurer la composition élémentaire globale du sol sous l'atterrisseur |
| DraGMet (géophysique et météorologie) | Suivre la météo et écouter l'activité sismique, avec un sismomètre fourni par l'agence japonaise JAXA |
| DragonCam (caméras) | Cartographier le paysage, repérer les sites de pose, photographier les échantillons de près |
Des foreuses montées sur les patins prélèveront le sol pour le spectromètre de masse, capable de repérer des signatures, comme une préférence pour des molécules d'une seule chiralité, susceptibles de distinguer une chimie biologique d'une chimie purement abiotique. La participation française, portée par le CNES et des laboratoires comme le LATMOS, se trouve donc au cœur de la question scientifique de la mission.
Où ira Dragonfly ?
La zone d'atterrissage se situe dans Shangri-La, vaste région sombre proche de l'équateur, couverte de dunes linéaires de sable organique. Les dunes sont un point de départ sûr et riche : leur sable échantillonne des matériaux venus de nombreuses régions du satellite. De là, Dragonfly sautera vers Selk, un cratère d'environ 90 km de diamètre. L'impact qui l'a creusé a dû faire fondre la croûte glacée et créer une étendue temporaire d'eau liquide en contact avec des matières organiques, peut-être pendant des milliers d'années. Savoir jusqu'où cette chimie est allée, voilà le cœur de la mission.
Les lacs et mers polaires ne sont pas la cible : ils sont loin de la zone équatoriale, et les mers d'hydrocarbures ne passent pas pour le meilleur endroit où trouver les produits d'une chimie entre eau et matière organique.
Calendrier et statut
Le lancement était d'abord prévu en 2026. Des contraintes budgétaires et une mise à jour de la conception l'ont repoussé à 2027, puis à juillet 2028. La NASA a validé la mission pour la conception finale et la construction en avril 2024, pour un coût total estimé à environ 3,35 milliards de dollars, puis choisi en novembre 2024 la Falcon Heavy comme lanceur. Après une croisière d'environ six ans, Dragonfly entrera dans l'atmosphère de Titan sous une capsule protectrice, descendra sous parachute, se libérera, démarrera ses rotors et volera jusqu'à son premier site.
Dragonfly est aujourd'hui la seule mission approuvée vers le système de Saturne. Les autres projets, orbiteurs et atterrisseurs pour Encelade notamment, restent des concepts ; ils sont présentés sur la page des futures missions vers Saturne. Sa place dans la longue histoire de l'exploration figure dans la chronologie de Saturne, et la quête de vie qu'elle sert est discutée dans la vie sur les lunes de Saturne.
Questions fréquentes
Quand Dragonfly sera-t-elle lancée ?
Le lancement est prévu en juillet 2028 sur une Falcon Heavy de SpaceX, pour une arrivée sur Titan en 2034. La date a déjà glissé deux fois depuis 2026 et peut encore évoluer.
Pourquoi Dragonfly vole-t-elle au lieu de rouler ?
L'atmosphère dense et la faible gravité de Titan rendent le vol particulièrement efficace. Voler permet de parcourir plus de 175 km pendant la mission et de se poser précisément sur des sites choisis, ce qu'un rover ne pourrait pas faire sur des dunes.
Dragonfly cherche-t-elle la vie sur Titan ?
Son objectif est d'étudier la chimie prébiotique et l'habitabilité : jusqu'où la chimie organique a progressé sur Titan et si les conditions ont pu permettre la vie. Elle emporte des instruments capables de repérer des signatures chimiques liées au vivant, mais elle n'est pas conçue comme une mission de détection de la vie.
Comment Dragonfly est-elle alimentée ?
Par un générateur thermoélectrique à radio-isotope, qui convertit en électricité la chaleur du plutonium 238 et recharge la batterie entre les vols. La lumière solaire est bien trop faible sur Titan pour des panneaux.
Sources
- Johns Hopkins APL : Dragonfly
- NASA Science : Dragonfly
- CNES
- Barnes, J. W. et al., « Science goals and objectives for the Dragonfly Titan rotorcraft relocatable lander », The Planetary Science Journal 2, 2021