Titan Mare Explorer

Titan Mare Explorer (TiME)

Vision d'artiste du TiME.

Caractéristiques

Domaine	Exploration
Type de mission	Atterrisseur
Statut	En cours d'évaluation par la NASA
Lancement	2016[1],[2] (si confirmé)
Lanceur	Atlas 411
Durée de vie	3 à 6 mois
Insertion en orbite	2023
Source énergie	ASRG

Informations générales

Le Titan Mare Explorer (TiME) est un projet d'atterrisseur prévu pour sonder Titan, la plus grande lune de la planète Saturne. Ce serait la première exploration d'une mer extraterrestre.

Imaginé par la National Aeronautics and Space Administration, il pourrait faire partie du programme Discovery. TiME a été proposé à la NASA par Proxemy Research en tant que mission pionnière de type éclaireur, à l'origine dans le cadre du programme d'étude de conception Discovery & Scout Mission Capability Expansion (DSMCE) de la NASA^[3]. TiME est un des trois finalistes de la Mission Discovery qui a reçu des États-Unis 3 millions de dollars en mai 2011 pour élaborer une étude de conception détaillée. Après un nouvel examen en 2012, la NASA va en choisir un pour un lancement. La mission sélectionnée aura coût plafonné à 425 millions de dollars, sans compter le financement du lanceur^[1].

Il a également été proposé de retarder TiME suffisamment pour qu'il puisse être intégré à la mission phare Titan Saturn System Mission dont le lancement est proposé pour les années 2020^[4],[3].

TiME est une mission planète-extérieure de faible coût qui analyserait directement les constituants organiques sur Titan et exercerait la première exploration marine d'une mer extraterrestre, analyserait sa nature et, si possible, ses rives.

Historique

La découverte le 22 juillet 2006 de lacs et des mers dans l'hémisphère nord de Titan a confirmé l'espoir que des hydrocarbures liquides existent sur Titan^[5]. En outre, les observations précédentes de tempêtes polaires au sud et de nouvelles observations de tempêtes dans la région équatoriale fournissent la preuve de processus actifs de production de méthane, peut-être des caractéristiques cryovolcaniques de l'intérieur de Titan^[4].

On croit que le cycle de méthane sur Titan est semblable au cycle hydrologique terrestre, avec fluides météorologiques de travail existant sous forme de pluie, de nuages, des rivières et des lacs^[5]. TiME discernerait directement le cycle du méthane de Titan et permettrait de mieux comprendre les ressemblances et différences avec le cycle de l'eau sur Terre^[4]. Le responsable de la mission de l'atterrisseur est Ellen Stofan, un membre de l'équipe radar de la mission Cassini. Le concept de véhicule spatial est développé par Lockheed Martin, Proxemy Research Inc^[6], et le Laboratoire de physique appliquée Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory à l'Université Johns Hopkins.

Cible

Comparaison des tailles de Ligeia Mare et du lac Supérieur.

Le lancement de TiME se ferait avec un fusée Atlas 411 le 21^e jour de la fenêtre de lancement commençant le 17 janvier 2015. Le lac cible est Ligeia Mare (<span class="geo-dms" title="Cartes, vues aériennes et autres données pour Erreur d’expression : opérateur < inattendu.° Erreur d’expression : opérateur < inattendu.′ Erreur d’expression : opérateur < inattendu.″ Erreur d’expression : caractère de ponctuation « � » non reconnu. Erreur d’expression : opérateur < inattendu.° Erreur d’expression : opérateur < inattendu.′ Erreur d’expression : opérateur < inattendu.″ Erreur d’expression : caractère de ponctuation « � » non reconnu.">Erreur d’expression : opérateur < inattendu.° Erreur d’expression : opérateur < inattendu.′ Erreur d’expression : opérateur < inattendu.″ Erreur d’expression : caractère de ponctuation « � » non reconnu. Erreur d’expression : opérateur < inattendu.° Erreur d’expression : opérateur < inattendu.′ Erreur d’expression : opérateur < inattendu.″ Erreur d’expression : caractère de ponctuation « � » non reconnu. / 78°N, 250°W). Il est l'un des plus grands lacs de Titan identifiés à ce jour, d'une superficie d'environ 100.000 km². L'objectif de sauvegarde est Kraken Mare^[4].

Objectifs scientifiques

Titan Mare Explorer ferait l'objet d'une croisière interplanétaire simple, sans survol scientifique. Les mesures et les transmissions de données commenceraient seulement après l'amerrissage. Les objectifs scientifiques de la mission sont:^[4]

1. Déterminer la composition chimique des mers pour contraindre le cycle du méthane de Titan, rechercher, comparer des modèles dans l'abondance des constituants dans les liquides et analyser les gaz nobles. Instruments: spectromètre de masse, Meteorology and Physical Properties Package (MP3).
2. Déterminer la profondeur de la mer pour déterminer son volume, et donc, l'inventaire organique. Instrument: Meteorology and Physical Properties Package (Sonar) (MP3).
3. Recherches sur les processus liés aux lacs de Titan par la caractérisation des propriétés physiques de ses mers liquides, et comment ils varient avec la profondeur. Instrument: Meteorology and Physical Properties Package (MP3).
4. Déterminer comment la météorologie locale sur des mers raccorde le cycle planétaire du méthane sur des longues périodes saisonnières. Instrument: Meteorology and Physical Properties Package (MP3).
5. Analyser la nature de la surface de la mer et, si possible, les rivages, pour déterminer les propriétés physiques des liquides de la mer et mieux comprendre l'origine et l'évolution de l'« hydrologie » méthane/éthane du sous-sol des lacs et des mers de Titan. Instrument: Descent and Surface Imagers (DI, SI).

Malin Space Science Systems, qui construit et exploite des systèmes de caméras pour les véhicules spatiaux, a signé un contrat de développement précoce avec la NASA pour effectuer des études de conception préliminaire^[7]. Il y aurait deux caméras. L'une pourrait prendre des photos pendant la descente vers la surface du lac Ligeia Mare, et l'autre prendrait des photos après l'atterrissage^[7].

Alimentation

L'épaisse atmosphère de Titan, tout comme la grande distante Titan-Soleil, rend inutile l'utilisation de panneaux solaires comme ceux qui ont maintenu en fonctionnement les atterrisseurs et rovers martiens pendant des années, tandis que les batteries ne fournissent que quelques heures d'énergie au maximum. S'il est sélectionné par la NASA, l'atterrisseur TiME serait le vol d'essai du nouveau générateur Stirling à radioisotope avancé (ASRG)^[3], qui est un prototype destiné à assurer l'alimentation tout au long de la durée de vie de réseaux d'atterrisseurs et d'autres missions planétaires. Pour cette mission, il serait utilisé dans deux environnements: l'espace lointain et une atmosphère non-terrestre. Le ASRG est un système d'alimentation à radioisotope utilisant un moteur Stirling et qui devrait générer 140 à 160 W de puissance électrique, c'est quatre fois plus efficace qu'un générateur thermoélectrique à radioisotope, système utilisé actuellement. Sa masse est de 20 kg et il aura une durée de vie nominale de 14 ans^[4].

Spécifications

• Durée de vie : ≥ 14 ans
• Puissance nominale : 140 W
• Masse : ~ 20 kg
• Efficacité du système : ~ 30 %
• 2 modules GPHS à ²³⁸Pu
• Utilisation de 0,8 kg de Plutonium 238

L'atterrisseur, appareil flottant, ne serait pas auto-propulsé et le vent sera prévu pour le pousser sur le lac pendant des mois^[2].

Zone d'habitabilité potentielle

L'occasion de découvrir une forme de vie avec une base chimique différente de la vie sur Terre a conduit certains chercheurs à considérer Titan comme le monde plus important pour la recherche de vie extraterrestre^[8]. Quelques scientifiques ont émis l'hypothèse que si la chimie des hydrocarbures sur Titan a franchi le seuil de la matière inanimée à une certaine forme de vie, celle-ci serait difficile à détecter^[8]. C'est parce qu'il n'y a aucun moyen que la vie terrestre pourrait avoir son origine ou pourrait prospérer sur Titan en raison de la chimie fondamentalement différente de la surface de Titan. En outre, parce que Titan est si froid, la quantité d'énergie disponible pour la construction de structures biochimiques complexes est limitée, et toute vie basée sur l'eau gèlerait sans une source de chaleur^[8].

Notes et références

1. ↑ ^{a et b} NASA picks project shortlist for next Discovery mission, TG Daily (9 May 2011). Consulté le 2011-05-20.
2. ↑ ^{a et b} Greenfieldboyce, Nell : Exploring A Moon By Boat, National Public Radio (NPR) (September 16, 2009). Consulté le 2009-11-08.
3. ↑ ^{a, b et c} Nuclear-Powered Robot Ship Could Sail Seas of Titan, Space.com, Imaginova Corp., 14 Octboer 2009. Consulté le 10 November 2009
4. ↑ ^{a, b, c, d, e et f} Ellen Stofan, « Titan Mare Explorer (TiME): The First Exploration of an Extra-Terrestrial Sea, Presentation to NASA's Decadal Survey », Presentation to NASA's Decadal Survey, Space Policy Online, 25 August 2009. Consulté le 2009-11-04
5. ↑ ^{a et b} Ellen Stofan, Elachi, Lunine, Lorenz, Stiles, Mitchell, Ostro, Soderblom, Wood, « The lakes of Titan », dans Nature, vol. 445, n^o 7123, 4 January 2007/, p. 61–4 [texte intégral, lien PMID, lien DOI (pages consultées le 2009-11-10)] 
6. ↑ Sutherland, Paul : Let's go sailing on lakes of Titan!, Scientific American (November 1, 2009). Consulté le 2009-11-04.
7. ↑ ^{a et b} San Diego company may get deep space work, Sign On San Diego (19 May, 2011). Consulté le 2011-05-20.
8. ↑ ^{a, b et c} Life Without Water And The Habitable Zone. Astrobiology Magazine March 19, 2010 by Henry Bortman.

Voir aussi