Le Grand Finale de Cassini
Le Grand Finale de Cassini est l'ultime phase de la mission : 22 orbites passant dans l'espace de 2 000 km qui sépare le sommet des nuages de Saturne de ses anneaux les plus internes, du 26 avril au 15 septembre 2017. La NASA a choisi cette fin parce que la sonde était presque à court de carburant et qu'il fallait s'en débarrasser sans le moindre risque de contaminer Encelade ou Titan. Le 15 septembre 2017, Cassini plonge dans l'atmosphère de Saturne, transmettant des données jusqu'à perdre le contrôle et se désintégrer.
Sommaire
Pourquoi finir par un plongeon
En 2017, après treize ans en orbite, Cassini a consommé presque tous ses ergols. Les ingénieurs ne peuvent plus garantir son contrôle pour les décennies à venir. Laissée en orbite, elle aurait pu finir par percuter Encelade, dont l'océan est l'un des lieux les plus prometteurs pour chercher la vie, ou Titan et sa riche chimie organique. Les règles de protection planétaire interdisent de contaminer de tels mondes avec des microbes terrestres qui auraient pu survivre à bord.
Saturne elle-même offre le lieu de destruction le plus sûr. Plutôt qu'un simple crash, l'équipe imagine une fin qui transforme les derniers mois de la sonde en une nouvelle mission, dans une région où aucun engin n'est jamais allé.
Le plan : Titan comme fronde
L'orbite de Cassini est façonnée par les survols de Titan, dont la gravité est bien plus puissante que le moteur de la sonde. La fin se joue en deux temps :
- Les orbites rasant les anneaux. Dès fin novembre 2016, Cassini enchaîne 20 orbites très inclinées qui frôlent l'extérieur du fin anneau F, photographiant les anneaux externes et de petites lunes comme Pan et Daphnis avec une résolution inédite.
- Le Grand Finale. Un dernier survol rapproché de Titan, le 22 avril 2017, infléchit l'orbite pour que son point le plus bas passe à l'intérieur des anneaux. Quatre jours plus tard, le 26 avril, Cassini franchit pour la première fois l'interstice.
Aucune sonde n'a jamais volé là. Lors des premiers passages, l'équipe oriente la grande antenne vers l'avant pour servir de bouclier contre les particules. La région se révèle plus vide de grosses particules que prévu, et les plongeons suivants se font instruments pointés pour la science.
22 plongeons
Chaque orbite dure environ six jours et demi. Au plus près, Cassini passe entre 1 600 et 4 000 km au-dessus des nuages et franchit le plan des anneaux à plus de 30 km/s. Elle alterne deux types de passages :
- Les passages « gravité », antenne pointée vers la Terre : d'infimes décalages Doppler du signal radio mesurent le champ de gravité de Saturne et la masse des anneaux.
- Les passages « champ magnétique et prélèvement », pendant lesquels le magnétomètre, les instruments à plasma et le spectromètre de masse analysent directement l'environnement.
Les cinq dernières orbites, à partir de la mi-août 2017, effleurent la haute atmosphère, où le spectromètre de masse « goûte » directement l'air de Saturne.
La plongée finale du 15 septembre 2017
Un survol lointain de Titan le 11 septembre, surnommé le « baiser d'adieu », place Cassini sur sa dernière trajectoire. Dans les dernières heures, elle prend ses ultimes images, dont la zone de la face nocturne où elle va entrer et Encelade se couchant derrière la planète. Puis elle se reconfigure pour transmettre en temps réel : il n'y aura plus le temps de stocker quoi que ce soit.
Cassini entre dans l'atmosphère vers 10 degrés de latitude nord. Ses propulseurs tournent à plein régime pour garder l'antenne pointée vers la Terre à mesure que l'air s'épaissit. À environ 1 500 km au-dessus des nuages, ils sont débordés, l'antenne dérive et le signal s'interrompt. Comme les ondes radio mettent environ 83 minutes à venir de Saturne, la station de Canberra du Deep Space Network reçoit le dernier signal à 11 h 55 UTC, alors que la sonde est déjà détruite. Une à deux minutes après la perte de contact, elle s'est disloquée et vaporisée comme un météore.
Ce que le Grand Finale a révélé
| Résultat | Découverte |
|---|---|
| Masse des anneaux | Environ 1,5 × 1019 kg, soit environ 40 % de la masse de Mimas |
| Âge des anneaux | Des anneaux légers et propres, signe possible de jeunesse (10 à 100 millions d'années) ; toujours débattu |
| Pluie des anneaux | Matière des anneaux tombant dans l'atmosphère, estimée de plusieurs tonnes à quelques dizaines de tonnes par seconde, riche en molécules organiques |
| Champ magnétique | Aligné sur l'axe de rotation à moins d'un centième de degré près |
| Intérieur | Les vents descendent jusqu'à environ 9 000 km de profondeur ; le noyau paraît vaste et diffus |
| Radiations | Une nouvelle ceinture de radiations, étroite, juste à l'intérieur de l'anneau D |
La masse des anneaux fait la une. Une masse faible, ajoutée à leur éclat malgré la pollution constante par les poussières micrométéoritiques, suggère qu'ils se sont formés bien après Saturne. D'autres chercheurs estiment que des anneaux peuvent rester propres pendant des milliards d'années : la question reste ouverte. Voir l'âge des anneaux et la pluie des anneaux.
Le résultat magnétique est tout aussi étrange. Selon la théorie classique de la dynamo, un champ parfaitement symétrique ne peut pas s'entretenir : l'alignement quasi parfait de Saturne trahit donc un intérieur stratifié inhabituel, qui « filtre » l'inclinaison.
Un modèle pour les missions futures
Le Grand Finale est devenu un modèle de fin de mission menée pour la science jusqu'à la dernière seconde. Ses données sont encore exploitées des années plus tard, et ses questions ouvertes sur l'âge des anneaux et la structure interne figurent parmi les arguments en faveur d'une future sonde atmosphérique, évoquée sur la page des futures missions. Le voyage complet de la sonde est retracé sur la page Cassini-Huygens.
Questions fréquentes
Qu'est-ce que le Grand Finale de Cassini ?
La dernière phase de la mission Cassini : 22 orbites entre Saturne et ses anneaux d'avril à septembre 2017, conclues par une plongée volontaire dans l'atmosphère le 15 septembre 2017.
Pourquoi la NASA a-t-elle précipité Cassini dans Saturne ?
Cassini était presque à court de carburant. La détruire dans l'atmosphère de Saturne garantissait qu'elle ne percuterait jamais Encelade ou Titan, deux lunes aux conditions peut-être propices à la vie.
Quand la mission Cassini s'est-elle terminée ?
Le 15 septembre 2017. Le dernier signal est arrivé sur Terre à 11 h 55 UTC, environ 83 minutes après avoir quitté la sonde, qui s'était déjà consumée.
Qu'a appris Cassini lors de ses dernières orbites ?
Elle a mesuré la masse des anneaux, détecté de la matière tombant des anneaux vers Saturne, montré que le champ magnétique est presque parfaitement aligné sur l'axe de rotation et que les vents descendent à environ 9 000 km de profondeur.
Sources
- NASA Science : Cassini Grand Finale
- Iess, L. et al., « Measurement and implications of Saturn's gravity field and ring mass », Science 364, 2019
- Waite, J. H. et al., « Chemical interactions between Saturn's atmosphere and its rings », Science 362, 2018
- Dougherty, M. K. et al., « Saturn's magnetic field revealed by the Cassini Grand Finale », Science 362, 2018