jeudi 8 décembre 2022
Le pôle planétologie est investi dans plusieurs missions phares d’exploration du Système solaire :
Le LESIA a réalisé le spectromètre infrarouge IRS de SUPERCAM de MARS 2020, qui, depuis février 2020 explore le cratère Jezero.
Participation à l’exploitation scientifique des données de la mission de retour d’échantillons de la NASA OSIRIS-REx, notamment des caméras OCAMS et du spectromètre infrarouge OVIRS. La mission, lancée en 2016, a étudié le géocroiseur primitif Bennu entre 2018 et 2021, a récolté des échantillons en octobre 2020 qui seront ramenés sur Terre en 2023. Après l’étude de la cible principale, Bennu, la mission est étendue pour un survol rapproché, en 2029, d’Apophis à l’occasion de sa forte approche de la Terre.
Participation à l’exploitation scientifique des données de la mission de retour d’échantillons HAYABUSA 2. La mission, lancée en 2014, a étudié le géocroiseur primitif Ryugu entre 2018 et 2020, et récolté des échantillons qui ont été ramenés sur Terre en décembre 2020 et sont analysés dans différents laboratoires. La mission a été aussi étendue avec un survol de l’astéroïde 2001 CC21 prévu en 2026 et un rendez-vous avec l’astéroïde 1998 KY26 en 2031.
Lancée en 2018, la mission BepiColombo est en route vers la planète Mercure, autour de laquelle elle se mettra en orbite en 2025. Le pôle est co-PI de l’instrument Simbio-Sys, une suite instrumentale issue d’un consortium à maîtrise italienne (PI G. Cremonese de l’INAF-Padoue) incluant un spectromètre imageur (VIHI = Visual and Infrared Hyper-spectral Imager), une caméra stéréographique (STC = Stereo Channel), et une caméra à haute résolution (HRIC = high resolution channel).
Le LESIA a eu la responsabilité de la livraison du plan focal du spectromètre VIHI, qui opère entre 400-2000 nm et fera la cartographie minéralogique complète de Mercure avec une résolution spatiale < 500 m et une résolution spectrale < 10 nm.
Le pôle est impliqué (co-investigateur principal) dans un programme de démonstration scientifique du JWST qui concerne le Système jovien et s’intéresse particulièrement à Jupiter, ses anneaux et ses satellites Io et Ganymède.
Nous sommes, d’autre part, impliqués dans un programme d’observation sur le temps garanti de Titan qui permettra de caractériser la composition chimique et la distribution des nuages et aérosols pendant une saison non couverte par les observations de la sonde Cassini.
La mission de la JAXA Martian Moon eXploration (MMX) sera lancée en septembre 2024 vers le système martien pour ramener des échantillons de la surface de Phobos, effectuer des observations détaillées de Phobos et de Deimos et surveiller le climat de Mars.
L’objectif principal de la mission est de déchiffrer l’origine des lunes martiennes, et de contraindre les processus de formation planétaire et de de transport des matériaux dans le Système solaire interne. La mission effectuera un voyage aller-retour en cinq ans, avec retour sur Terre des échantillons de Phobos en juillet 2029. La sonde arrivera dans le système de Mars en août 2025.
Parmi les instruments à bord de MMX, le LESIA réalise le spectromètre imageur infrarouge MIRS (MMX InfraRed Spectrometer) qui opérera entre 0,9 et 3,6 µm avec une résolution spectrale de 20nm. Les observations de MIRS seront essentielles pour caractériser la composition du système martien, pour sélectionner les sites candidats pour l’échantillonnage, et pour nous éclairer sur l’origine des satellites de Mars.
La mission Jupiter Icy Moons Explorer doit être lancée en août 2023 vers les satellites naturels de Jupiter par une fusée Ariane 5. La sonde spatiale doit étudier en les survolant à plusieurs reprises trois des quatre satellites galiléens de Jupiter - Callisto, Europe et Ganymède - avant de se placer en orbite autour de Ganymède en décembre 2032 pour une étude plus approfondie qui doit s’achever en septembre 2033.
L’objectif central de la mission est de déterminer si des conditions propices à l’émergence à la vie sont présentes dans les océans sub-glaciaires qui semblent exister sur trois des quatre lunes galiléennes. La sonde spatiale doit également faire avancer nos connaissances sur l’atmosphère et la magnétosphère de la planète Jupiter.
La mission ESA-M4 Ariel (lancement prévu en 2029), consistera à caractériser, par spectroscopie de transit, les atmosphères de près de 1000 exoplanètes, allant de la taille de Jupiter jusqu’aux super-Terres, dont la température est supérieure à 400K. Ariel déterminera la composition chimique et la structure atmosphérique et nuageuse des planètes. Pour les planètes les plus brillantes, les observations par courbes de phase donneront accès à la distribution des nuages et à la dynamique atmosphérique.
L’objectif sera d’expliquer la grande diversité des exoplanètes en caractérisant les processus physiques/chimiques qui contrôlent les atmosphères, leur formation et leur évolution. Le LESIA est chargé de la calibration du spectromètre infrarouge AIRS (1.95-7.8 µm), l’instrument principal d’Ariel.
Parmi les planètes terrestres du Soleil, Vénus est celle qui ressemble le plus à la Terre par sa taille, sa composition et sa distance au Soleil. Pourtant les deux planètes ont évolué de manière très différente. Vénus est aujourd’hui bien trop chaude pour accueillir de l’eau liquide à sa surface, mais elle a pu avoir un climat plus proche de celui de la Terre pendant des milliards d’années.
Vénus constitue donc un laboratoire naturel pour étudier l’évolution de l’habitabilité - ou son absence - dans un système planétaire. La charge utile scientifique de la mission ESA-M5 EnVision, sélectionnée pour un lancement en 2031, se compose de VenSAR, un radar en bande S à double polarisation fonctionnant également comme radiomètre hyperfréquence ; de trois spectromètres VenSpec-M, VenSpec-U et VenSpec-H conçus pour observer la surface et l’atmosphère de Vénus et leurs couplages ; enfin du Subsurface Radar Sounder (SRS), un radar de sondage à haute fréquence (HF) destiné à sonder le sous-sol.
Ces instruments sont complétés par la cartographie du champ de gravité pour l’étude exhaustive des propriétés de l’intérieur, de la subsurface, de la surface, de la basse atmosphère, des nuages et de la haute atmosphère de Vénus, ainsi que leurs interactions.
Le LESIA fournira la tête optique et les filtres de l’instrument infrarouge VenSpec-M ainsi qu’une contribution au spectromètre VenSpec-U.
L’objectif scientifique principal de la mission Dragonfly de la NASA sera d’étudier la composition de la surface et de l’atmosphère de Titan et ainsi de s’intéresser aux conditions de formation des briques chimiques du vivant dans un environnement autre que la Terre. Dragonfly réalisera des mesures de la composition de la surface et de l’atmosphère dans une vingtaine d’endroits de la région équatoriale pendant les 3 années que durera la mission nominale.
Dragonfly se dirigera vers le cratère Selk qui est son objectif final. Ce cratère d’impact a pu contenir de l’eau liquide pendant plusieurs centaines d’années après l’impact qui lui a donné naissance. Ceci présente un intérêt tout particulier en termes de chimie pré-biotique car il a été montré, en laboratoire, que l’immersion de particules chimiques analogues à celles de l’atmosphère de Titan dans de l’eau liquide produit des molécules d’intérêt biologique, comme les acides aminés, en seulement quelques mois.
Dragonfly emportera des caméras, un spectromètre à rayon gamma et neutrons (DraGNS) qui mesurera la composition élémentaire de la surface (en atomes d’azote, d’hydrogène, d’oxygène, …). Il sera également équipé de capteurs, réunis dans l’instrument DraGMet, destinés à mesurer les conditions météorologiques et sismiques.
Un spectromètre de masse couplé à un chromatographe en phase gazeuse sera également à bord. Il s’agit de l’instrument DraMS, raccordé à un système de prélèvement d’échantillons (DrACO) du sol et de l’atmosphère. Le LESIA est impliqué dans l’instrument DraMS.
La sonde spatiale VERITAS, sélectionnée dans le cadre du programme Discovery de la NASA pour un lancement en décembre 2027, doit embarquer deux instruments : le radar à synthèse d’ouverture VISAR doit dresser une carte globale de la surface de Vénus avec une résolution de 30 mètres abaissée à 15 mètres pour certaines régions. Le second instrument est VEM (Venus Emissivity Mapper), dont le responsable est le DLR Berlin. VEM déterminera la composition et les propriétés thermiques de la surface dans le proche infrarouge. Le LESIA fournit la tête optique et les filtres de l’instrument VEM.
Lancée en 2004, Rosetta a été la pierre angulaire de l’ESA dédiée aux petits corps. Elle a étudié pendant 2 ans, entre 2014 et 2016 et en continu, le noyau de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko et son activité. La sonde Rosetta était composée d’un orbiteur avec 11 instruments et de l’atterrisseur PHILAE, qui s’est posé avec succès à la surface du noyau le 12 novembre 2014.
Parmi les 11 instruments de l’orbiteur, Le LESIA a développé la voie VIRTIS-H, un spectromètre infrarouge ponctuel à moyenne résolution, et a été impliqué dans toutes les phases de la mission comme dans l’exploitation des données qui ont généré un grand nombre d’articles sur la caractérisation de la composition, morphologie, activité, origine et structure de la comète 67P.
Le LESIA était co-responsable de l’instrument VIRTIS (modèle de rechange de celui de Rosetta). Venus Express a étudié la planète depuis une orbite polaire pendant 8 ans, en contribuant à la connaissance et à la compréhension de son atmosphère (vortex polaires, vents, circulation générale, recombinaison de l’oxygène sur la face nuit) et même de sa surface à travers d’étroites fenêtres transparentes in IR. Elle a mis en évidence un ralentissement séculaire de sa période de rotation par rapport à l’époque de la mission Magellan.
Cette mission a exploré pendant 13 ans Saturne et son environnement, notamment le satellite Titan. Plusieurs membres du LESIA étaient Co-Is du spectro-imageur visible et infrarouge VIMS et du spectromètre infrarouge CIRS à bord de Cassini ainsi que de l’imageur de descente DISR et de l’instrument HASI à bord de Huygens.
Les membres du LESIA ont particulièrement été impliqués dans l’étude de la composition de la surface de Titan, ainsi que dans l’étude de la température et de la composition de l’atmosphère de Titan et de Saturne et de leurs évolutions saisonnières.
