Planetary Science Decadal Survey

Le Planetary Science Decadal Survey (Étude décennale sur les sciences planétaires) est une publication du Conseil National de la Recherche des États-Unis, réalisée tous les dix ans, qui fait un état des lieux de la recherche dans le domaine des sciences planétaires et définit les axes de recherche prioritaires ; il propose une stratégie dans le domaine de l'exploration spatiale du système solaire et de la recherche astronomique pour les 10 années suivantes. Ce document est réalisé par des groupes de travail réunissant les principaux spécialistes du domaine et exploite des documents de synthèse établis au préalable par les chercheurs. Ce rapport est produit à la demande de la National Science Foundation qui définit les investissements dans le domaine de la recherche astronomique et de l'agence spatiale civile américaine (la NASA) qui sélectionne à partir de ces recommandations les missions spatiales interplanétaires.

Rapport pour la décennie 2013-2022

Ce rapport intitulé Visions and Voyages for Planetary Science in the Decade a été publié en mars 2011. Il a été établi par des groupes de travail réunis entre août 2009 et août 2010 et qui se sont appuyés essentiellement sur 199 rapports produits par 1669 chercheurs du domaine.

Thèmes transverses et questions clés

Trois thèmes transverses sont identifiés auxquels sont associés plusieurs questions scientifiques clés^[1] :

• Comprendre les débuts du système solaire :

• Quels étaient les premières étapes, les conditions et les processus à l’œuvre lors de la formation du système solaire et quelle était la nature de la matière interstellaire incorporée dans celui-ci ?
• Comment les planètes géantes et leurs satellites se sont-ils agrégés et y a-t-il des preuves que ces planètes aient modifié leur position orbitale ?
• Qu'est-ce qui a joué dans le processus d'accrétion, d'apport en eau, les processus chimiques et la différenciation des planètes internes et l'évolution de leurs atmosphères ? quel rôle a joué le bombardement par des corps célestes de grande taille ?

• Rechercher les conditions d'apparition du vivant :

• Quelles sont les premières sources de matière organique et où se perpétue aujourd'hui la synthèse organique ?
• Est-ce que les planètes Mars et Vénus ont connu autrefois des environnements aqueux propices à la vie et y a-t-il des preuves que la vie est apparue sur ces planètes ?
• Existe-t-il aujourd'hui des habitats dans le système solaire qui réunissent les conditions nécessaires - matière organique, eau, énergie, substance nutritive - pour que la vie se maintienne et existe-t-il actuellement des organismes vivants ?

• Déterminer les processus à l’œuvre dans l'évolution planétaire :

• Dans quelle mesure les planètes géantes peuvent elles servir de laboratoire pour comprendre la Terre, le système solaire et les systèmes planétaires externes ?
• Quels sont les corps célestes qui mettent en danger la Terre et quels mécaniques protègent la biosphère terrestre ?
• Est-ce que la compréhension des rôles de la physique, chimie, géologie et de la dynamique à l’œuvre dans l'évolution des atmosphères planétaires et des climats peut permettre une meilleure compréhension des évolutions du climat de la Terre ?
• Comment la multitude de processus chimiques et physiques qui ont contribué à la formation du système solaire ont-ils opérés, interagis et évolués dans le temps ?

Recommandations

Le rover MAX-C reste le projet prioritaire du programme Flagship mais son coût devra être revu à la baisse

Venus In-Situ Explorer est une des cinq missions susceptibles d'être retenue à la prochaine sélection du programme New Frontiers

Sur la base des priorités scientifiques identifiées, 25 missions potentielles ont fait l'objet d'une étude de conception et d'une évaluation de coût par des équipes du JPL, du centre spatial Goddard et par le centre de recherche APL. Les principales recommandations du rapport sont les suivantes^[1] :

• Consacrer 6-8 % du budget de l'exploration planétaire à la mise au point de nouvelles techniques.

• Maintenir le rythme de lancement des missions du programme Discovery tous les 24 mois et faire passer le plafond budgétaire alloué à chaque mission à 500 millions $ pour 2015. Le rapport n'émet pas de recommandations en ce qui concerne le contenu de missions.

• La mission Mars Trace Gas Orbiter doit être poursuivie dans la mesure où l'Agence spatiale européenne maintient sa participation.

• Lancer deux missions du programme New Frontiers (missions 4 et 5) au cours de la décade à venir et faire passer le plafond budgétaire alloué à chaque mission à 1 milliard $ pour 2015.
• La mission 4 devra être sélectionnée parmi les propositions suivantes sans priorité particulière :

• Comet Surface Sample Return
• Lunar South Pole-Aitken Basin Sample Return
• Saturn Probe
• Trojan Tour and Rendezvous
• Venus In-Situ Explorer

• La mission 5 devra être sélectionnée parmi les propositions suivantes sans priorité particulière :

• Les missions non sélectionnées à l'étape précédente plus :
• Io Observer
• Lunar Geophysical Network

Les missions du programme Flagship sont par priorité décroissante :

• Mars Astrobiology Explorer-Cacher (MAX-C). Les progrès dans l'étude de la planète Mars sont désormais conditionnés par une mission de retour sur Terre d'échantillons du sol martien. MAX-C est la première des trois missions qui doivent être menées pour aboutir à ce résultat. Le coût de cette mission est aujourd'hui évalué à 3,5 milliards $ : il doit être réduit à 2,5 milliards $ tout en maintenant le partenariat avec l'Agence spatiale européenne. Si le coût de cette mission ne peut être ramenée à ce montant, la mission Flagship suivante dans l'ordre des priorités doit être privilégiée.
• Jupiter Europa Orbiter. L'océan qui se trouve sans doute sous la surface de la lune Europe est l'endroit le plus propice dans le système solaire pour la découverte d'une environnement habitable. Le coût de cette mission évaluée à 4,7 milliards $ doit être réduit car il représente une part trop importante du budget de la NASA affecté à la recherche planétaire.
• Uranus Orbiter and Probe (2,7 milliards $). Uranus est une planète géante gazeuse dont l'exploration peut conduire à des découvertes aussi importantes que celles de Cassini dans le système de Saturne et Galileo dans le système jupitérien. L'exploration d'Uranus est préférée à celle de Neptune pour des raisons pratiques de coût et de faisabilité. La mission comprendrait un orbiteur et une sonde atmosphérique.
• Enceladus Orbiter (2,4 milliards $) ou Venus Climate Mission (1,9 milliards $)

• Les coûts de lancement ont tendance à représenter une part croissante du budget des missions interplanétaire. Le rapport recommande de tenter de réduire ces coûts par des lancements doubles, en effectuant des commandes groupées de lanceurs au sein de l'agence ou inter-agences (notamment avec le DoD), en utilisant les nouvelles technologies pour réduire la masse des sondes spatiales et donc la taille des lanceurs utilisés.

• Les quantités restantes de Plutonium 238, utilisé pour alimenter en énergie les sondes spatiales, diminuent de manière alarmante. Sans Plutonium 238, les missions vers les planètes externes sont impossibles. Il faut développer la technique du Générateur Stirling à radioisotope qui permet de consommer moins de plutonium.

• Il est nécessaire de s'assurer que les futures missions spatiales habitées prennent en compte les priorités scientifiques.

• La construction du Large Synoptic Survey Telescope par la National Science Foundation, un observatoire terrestre américain doté d'un très large champ optique, dont le financement et la calendrier sont aujourd'hui incertains, est jugée de grande importante en regard des objectifs définis par le rapport en particulier pour l'étude de l'origine, l'évolution et la dynamique des corps primitifs du système solaire.

Rapport pour la décennie 2003-2013

Ce rapport intitulé New Frontiers in the Solar System: An Integrated Exploration Strategy est publié en 2003, identifie 12 axes de recherche et définit sept missions spatiales (en excluant celles consacrées à Mars) à lancer en priorité pour répondre à ces attentes. À côté d'une mission lourde à destination de la lune de Jupiter, Europe et de l'extension de la mission de la sonde Cassini figurent cinq missions de classe moyenne, c'est-à-dire d'un coût compris à l'époque entre 325 et 650 millions $ : l'exploration de Pluton et de la Ceinture de Kuiper (future mission New Horizons), une mission de retour d'échantillon depuis le pôle sud de la Lune (Lunar South Pole-Aitken Basin Sample Return), un orbiteur placé sur une orbite polaire autour de Jupiter emportant trois sondes atmosphériques (Jupiter Polar Orbiter with Probe qui deviendra Juno), une mission d'étude in situ de Vénus (Venus In-Situ Explorer) et une mission de retour d'échantillon depuis une comète (Comet Surface Sample Return)^[2],[3].

Notes et références

1. ↑ ^{a et b} (en)Steve Squyres, « Visions and Voyages for Planetary Science in the Decade », mars 2011
2. ↑ (en)Space Studies Board, « New Frontiers in the Solar System: An Integrated Exploration Strategy », The National academies Press
3. ↑ (en)Why Did NASA Create the New Frontiers Program? sur New Frontiers Program, NASAL. Consulté le 12 août 2011

Voir aussi

Lien externe

• Réponse de la NASA au decadal survey 2013-2023