Choix des missions d'exploration : y-en-a t'il d'utiles et d'autre pas ?

[montmein69]

Un sujet ouvert à propos de Bepi-Colombo et qui a dérivé en [HS] dans ce FIL car discussion plus générale.

Les missions d'exploration par des sondes sont plus polémiques - apparemment - que celles entreprises par le spatial habité qui hors de ce qui se passe actuellement en LEO, s'oriente (à plus ou moins longue échéance) vers la Lune, un NEO, Mars.
Pour les sondes .... toutes les destinations sont envisageables. Qu'est ce qui fait la décision ? Mercure est-il mieux ou moins bien que Pluton ? Faut-il retourner là où d'autres agences ont déjà "défriché" le terrain ? Faut-il viser d'autres destinations "vierges" ?

Bref .... ce FIL pour en parler ..... avec notre sensibilité d'européens, de scientifiques (parfois), de fans d'exploration spatiale (assurément) ....

[Yantar]

Avis personnel. Je trouve que dans l'exploration du système solaire, on tourne en rond depuis pas mal d'années déjà. Il y a des exemples très frappants. L'exploration de la Lune et de Mars.

Celà fait 20 ans que l'on suppose qu'il y a de la glace d'eau dans le fond de certains cratères situés aux pôles. La sonde Lunar Prospector s'y est même écrasée il y a + de 10 ans. et que va t'on faire sur la Lune? On y envoie encore et toujours des orbiters pour cartographier la Lune et pour dénicher de possibles poches de glace. Arrêtons de tourner en rond. On sait où elles se trouvent, alors, allons voir sur place avec un rover que plutot envoyer un orbiter tenter de détecter une possible trace de glace.

Pour Mars, c'est la même chose. Depuis Viking (milieu des années 70), on sait que l'eau à couler sur Mars. C'est vrai que l'on ne savait pas où elle se cachait. Donc l'utilité d'envoyer des orbiters. Mais voilà 10 ans que Mars Express a dressé la carte des régions où la glace se trouve. Et on y fait quoi? On y envoi un atterrisseur (Phoenix) pour voir s'il y a effectivement de l'eau. Mais la réponse, on la connaissait déjà... Idem pour le duo Spirit et Opportunity. On savait déjà que l'eau avait coulé sur Mars. Pourquoi envoyer 2 rovers pour voir si c'était vrai? Parce que bien que l'un deux roule depuis presque 10 ans, ses dernières découvertes datent de son atterrissage.. Depuis plus rien.

Et il en va de même avec Juno. On expédie une sonde explorer Jupiter. Mais ça a déjà été fait avec Galileo entre 1995 et 2003! Mais on recommence et on va encore parler de possible vie sur Europa et qu'il faudrait envoyer un jour un engin l'explorer. Pourquoi ne pas l'avoir déjà fait?

La réponse est simple. Le jour où on a la réponse aux questions que l'on se pose, plus aucune raison d'y retourner. Donc on fait durer le "faux suspens" juste pour avoir des crédits. C'est mon avis en tous les cas...

[Mustard]

Personnellement je trouve que l'on s'acharne trop sur certains astres (plus accessibles) et qu'on délaissent trop des astres pourtant très interessant comme IO, Europe, Titan, Encelade, etc ... qui mériteraient des sondes dédiées. Depuis quelques temps on entend de plus en plus parler de IO et Europe, notamment pour leur capacité à héberger la vie ou pour la forte présence d'eau, et je pense que ces astres apporteraient une somme phénoménale d'informations scientifiques, tout en donnant un impact médiatique important.
Sur ce point, je ne rejoins pas Space Opera dans le sujet de départ, car je trouve au contraire qu'éblouir et passionner le public et les médias est un bon moyen pour obtenir de meilleurs budgets de la part des politiciens, qui, eux, ne s'intéressent pas aux données scientifiques mais aux avis du peuple et des médias. je pense qu'on ne peut pas négliger cet aspect.

Avoir l'ESA qui montrerait les premières images et données de ces mondes inconnus aurait une retombée fantastique sur le dynamisme du spatial européen à travers le monde et sur les retombés industriels. A un moment où on souhaite relancer l'europe ce genre de premières serait plus importantes que d'aller visiter un monde déja visité plusieurs fois.

[lambda0]

Certaines missions sont aussi, et parfois surtout, des tests technologiques.
Smart-1 n'a certainement pas révolutionné notre connaissance de la Lune, mais ce n'était pas non plus l'objectif.
Les sondes lunaires chinoises et indiennes paraissent assez redondantes, mais il s'agit pour ces pays de maitriser des technologies, avant de commencer vraiment à innover et à envisager des missions plus audacieuses.
Pour ce qui est de Mars, il me semble qu'une exploration sérieuse, préalable à de futures missions habitées, requiert la visite de sites variés par des engins automatiques, des cartographies dans différents domaines spectraux, des études météorologiques étalées sur 10 ou 20 ans, etc. Mars est quand même une planète plus complexe et imprévisible que la Lune.
Evidement, au bout d'un moment, ce n'est plus aussi spectaculaire que les premières missions, mais en ce qui me concerne, je suis plutôt satisfait de voir un tel effort ciblé et durable, où chaque fenêtre de tir est exploitée pendant 20 ans, par différentes agences spatiales.
On en train de constituer les bases de données qui permettraient un jour des missions habitées dans de bonnes conditions, si le sujet devenait d'actualité.

[Akwa]

J'appuis assez ce que disent Yantar et Mustard.
Quoi que je pense utile d'explorer d'avantage la Lune, surtout avec des hommes.

L'un des problèmes principaux qui m'apparait, avec toutes ces sondes, c'est que sous prétexte d'économie, on les fait avec une masse proche du maximum d'un lanceur pas cher, empêchant tout étage puissant d'accélération / freinage.
Après quoi, comme pour BepiColombo, on les fait tourner des années durant dans le système solaire au gré des "frondes gravitationnelles".

Ca implique qu'une sonde va mettre 10 ans pour atteindre son objectif, qui justifiera éventuellement une nouvelle mission, qu'on mettra 10 ans à préparer puis 10 à amener sur place.
C'est ainsi que, depuis les sondes Voyager et Vicking, on a quasiment rien découvert en 35 ans. On a eu UNE mission vers Jupiter, et UNE mission vers Saturne...
De plus, à ce rythme, les personnes ayant travaillé sur la première mission ne sont déjà plus là pour la suivante, avec une perte de savoir faire à chaque fois.

Tant qu'on ne mettra pas les moyens nécessaires sur le transit (plus encore que sur la sonde), on arrivera à rien, on aura peu de résultats enthousiasmants et médiatiques, donc pas de financements, etc.

[Space Opera]

L'éternel problème avec l'exploration, c'est les budgets. Avec une mission à 300 M€, il est inutile d'espérer aller poser un rover sur Europe ou une sonde en orbite autour de Neptune. Les budgets deviennent franchement ridicules, au point que presque aucune mission n'est dans les cartons ! Il y a JUICE, qui sauve la mise côté ESA (je n'ose pas parler d'EXOMARS), et quelques autres projets côté américains.
Avec de tels budgets, il n'y a pas d'autre choix que de faire des gros workshop et de garder le plus gros consensus des scientifiques, le tout avec les contraintes d'une petite mission. JUICE fait partie des "grosses" missions, et ça doit bien faire 15 ans qu'elle est dans les tuyaux, mais l'avenir ne nous donnera plus beaucoup de missions de ce genre.
L'essentiel des scientifiques voudrait des missions plus ambitieuses, mais les budgets ne leur permet que de se rabattre sur l'essentiel et des missions légères qui permettent un maximum de retour scientifique pour un minimum d'argent (le rendement scientifique est très élevé pour les petites missions, mais offre peu de découvertes extraordinaires). Le jour où 3 B€ seront alloués à une mission, on pourra de nouveau caresser l'espoir d'aller conquérir des territoires vierges... bien que ça ne soit pas non plus la priorité des scientifiques. Et alors ces derniers seront les premiers à sauter de joie quand ils verront l'étendue de ce qu'on peut faire avec un peu de budget.

[el_slapper]

A mon humble opinion, toutes les missions sont utiles, même les redondantes, ne serait-ce que pour maintenir le savoir-faire en place.

Maintenant, il est clair que l'utilité peut varier, en quantité, mais aussi en qualité. Certaines permettront de progresser en termes d'image(Spirit & Opportunity), d'autres permettent de tester de nouvelles technologies(je pense à la voile solaire, par exemple), d'autres encore en termes de connaissance du système solaire(et c'est là-dessus que les interrogations sur les misions récentes semblent se faire).

[Anubis]

Les budgets deviennent franchement ridicules, au point que presque aucune mission n'est dans les cartons ! Il y a JUICE, qui sauve la mise côté ESA (je n'ose pas parler d'EXOMARS), et quelques autres projets côté américains.
Avec de tels budgets, il n'y a pas d'autre choix que de faire des gros workshop et de garder le plus gros consensus des scientifiques, le tout avec les contraintes d'une petite mission. JUICE fait partie des "grosses" missions, et ça doit bien faire 15 ans qu'elle est dans les tuyaux, mais l'avenir ne nous donnera plus beaucoup de missions de ce genre.
.

JUICE sera lancée en 2022 et atteindra Jupiter en 2030, à ce rythme là, je n'appelle plus ça de l'exploration. 8-)

[Akwa]

JUICE sera lancée en 2022 et atteindra Jupiter en 2030, à ce rythme là, je n'appelle plus ça de l'exploration.

C'est le moins qu'on puisse dire !

Je vais essayer d'être moins virulent à l'égard de notre malheureuse ESA, mais je crois que la liste ci-dessous montre combien "notre" agence spatiale Européenne, ersatz cafouilleux de Nasa, est à la remorque de cette dernière, avec 5 à 10 ans de retard à chaque fois :

Mercure :
Mariner 10 (Nasa, 1974), Messenger (Nasa, 2008) => BepiColombo (ESA, 2019)

Vénus :
Magellan (Nasa, 1990) => Venus Express (ESA, 2006)

Lune :
Clementine (Nasa, 1994), Lunar Prospector (Nasa, 1998) => Smart-1 (ESA, 2004)

Mars (orbiteurs) :
MGS (Nasa, 1997), 2001 MO (Nasa, 2001) => Mars Express (ESA, 2003)

Mars (Rovers) :
MER (Nasa, 2004), MSL Curiosity (Nasa, 2011) => ExoMars (ESA, 2016)

Jupiter :
Galileo (Nasa, 1995) => Juice (ESA, 2022)

Unique première de l'ESA : la sonde Huygens qui s'est posée sur Titan.

[lambda0]

Et Giotto...

[Mustard]

Et Giotto...

Et Rosetta

[Exocet]

L'un des problèmes principaux qui m'apparait, avec toutes ces sondes, c'est que sous prétexte d'économie, on les fait avec une masse proche du maximum d'un lanceur pas cher, empêchant tout étage puissant d'accélération / freinage.
Après quoi, comme pour BepiColombo, on les fait tourner des années durant dans le système solaire au gré des "frondes gravitationnelles".

As-tu fait le calcul du DeltaV nécessaire pour atteindre Mercure ? Et ce que ça implique en terme d'ergols ?
J'attends ta réponse.

[nikolai39]

JUICE sera lancée en 2022 et atteindra Jupiter en 2030, à ce rythme là, je n'appelle plus ça de l'exploration. 8-)

Euh... Si tu as une solution pour la développer plus rapidement, et surtout pour l'envoyer vers Jupiter en moins de huit ans, tu devrais contacter l'industriel, il sera preneur ! :)

[Mustard]

As-tu fait le calcul du DeltaV nécessaire pour atteindre Mercure ? Et ce que ça implique en terme d'ergols ?
J'attends ta réponse.

Je ne suis pas certain, mais n'est il pas plus difficile d'atteindre des astres sur une orbite inférieure tel que Vénus et Mercure ? car il me semble que les sondes doivent etre lancé en retrograde (sens inverse de rotation autour du soleil), ne bénéficiant pas de la fronde terrestre. Ca doit consommer plus de carburant, non ?

[Akwa]

Et Giotto...

Et Rosetta

Non dans les deux cas : c'est pas des premières.

Asteroïdes : Near et Stardust par exemple ont survolé des astéroïdes avant Rosetta.

Comètes : ICE (Nasa, 1985), Vega 1 (URSS, 1986), ... Giotto (ESA, 1986).

[Mustard]

JUICE sera lancée en 2022 et atteindra Jupiter en 2030, à ce rythme là, je n'appelle plus ça de l'exploration. 8-)

Il y a des choix à faire,
Soit on envoi une sonde qui va très vite mais ne fait que passer rapidement après un voyage d'un an et demi, comme Voyager 2. Mais il n'y aura pas assez de carburant pour la freiner cette grande vitesse et la mettre en orbite. Au pire des cas, tu peux mettre du carburant nécessaire mais dans ce cas il n'y aura plus assez de poids dispo pour les instruments scientifique
Soit tu prévois une mise en orbite, avec plusieurs instruments scientifique embarqués pour exploiter cette position idéale. Dans ce cas, ne pouvant emporter le carburant nécessaire il fait jouer sur les frondes gravitationnelles et être patient, 5 à 7 ans.

Le but étant d'apporter un max d'instruments scientifiques sur place, on peut très bien attendre quelques années supplémentaires. Et comme s'ajoute à cela des budgets de plus en plus réduits, il est évident qu'on ne peut pas envoyer la super sondes qui pourrait tout faire d'un coup. On fait avec les moyens donnés.

[Mustard]

Et Giotto...

Et Rosetta

Non dans les deux cas : c'est pas des premières.

Asteroïdes : Near et Stardust par exemple ont survolé des astéroïdes avant Rosetta.

Comètes : ICE (Nasa, 1985), Vega 1 (URSS, 1986), ... Giotto (ESA, 1986).

Tu plaisantes ou quoi ?

Rosetta est la première sonde qui va se poser sur une comète. Le survol de certains asteroides sur son passage n'était que des objectifs secondaires.
Quand à Giotto, elle a été la première sonde a pénétrer dans la chevelure d'une comète et photographier son noyau. Halley de surcroit. c'est d'ailleurs la sonde qui a approché le plus près un noyau cométaire. ICE et Vega 1 n'ont fait qu'observer la comète de loin.
Venus Express et Mars Express ont ét éune bonne occasion d'acquérir la maitrise de ces vols longue distance et de rendez vous interplanétaire.
Smart-1 vers la lune a été un démonstrateur pour le moteur ionique.

[Akwa]

Tu plaisantes ou quoi ?

Rosetta est la première sonde qui va se poser sur une comète. Le survol de certains asteroides sur son passage n'était que des objectifs secondaires.
Quand à Giotto, elle a été la première sonde a pénétrer dans la chevelure d'une comète et photographier son noyau. Halley de surcroit. ICE et Vega 1 n'ont fait qu'observer la comète de loin.

Rosetta est pas encore arrivée, donc la première n'est pas valide :D
Giotto, bon... Moi j'y vois pas vraiment de première, mais c'est subjectif.

[Akwa]

Le but étant d'apporter un max d'instruments scientifiques sur place, on peut très bien attendre quelques années supplémentaires. Et comme s'ajoute à cela des budgets de plus en plus réduits, il est évident qu'on ne peut pas envoyer la super sondes qui pourrait tout faire d'un coup. On fait avec les moyens donnés.

Peut être, justement, devrait-on privilégier de petites sondes rapides envoyées fréquement à travers le système solaire, pour glaner rapidement des renseignements. Même si elles ne se satellisent pas.
Sur des orbites solaires très elliptiques, pour passer et repasser à proximité de différents objets.

C'est sûr que si on avait encore Saturn V, et des budget, on pourrait faire de grosses sondes avec beaucoup de carburant, qui arriveraient vite !

[Mustard]

Rosetta est pas encore arrivée, donc la première n'est pas valide :D
Giotto, bon... Moi j'y vois pas vraiment de première, mais c'est subjectif.

Si je comprend bien, quand on fait des "premières" ça ne te convient pas et quand on en fait pas tu ne trouves pas cela normal.

Peu importe que ce ne soit pas encore arrivée, c'est pour 2014, ce sera en tout cas une première, et c'est là l'essentiel.
Quand à Giotto ça reste encore presque 30 ans après la mission la plus ambitieuse vers une comète. Et visualiser un noyau durant une pleine activité c'est extraordinaire, meme les 4 autres sondes russes et japonaise n'avait pas fait mieux. Pour l'anecdote les américains avaient décidé d'envoyer une navette spatiale pour l'observer depuis l'espace, mais celle ci, Challenger, explosa durant son décollage.
Giotto a permi d'obtenir un nombre très important d'information sur la composition du noyau, ce fut donc une véritable première scientifique et une réussite totale.

Peut être, justement, devrait-on privilégier de petites sondes rapides envoyées fréquement à travers le système solaire, pour glaner rapidement des renseignements. Même si elles ne se satellisent pas.
Sur des orbites solaires très elliptiques, pour passer et repasser à proximité de différents objets.

Cela dit il faut malgré tout des lanceurs puissants et ça a un cout énorme sur le budget d'une programme.
De petite sonde, ça a été à la mode à la Nasa durant un temps, le "Cheaper, Faster, Better", mais l'expérience à montrer que c'est un mauvais choix. La Nasa revient à des sondes plus grosses.

[Akwa]

As-tu fait le calcul du DeltaV nécessaire pour atteindre Mercure ? Et ce que ça implique en terme d'ergols ?
J'attends ta réponse.

A partir d'une petite simulation numérique, il apparait qu'en lançant à 8,5 km/s une sonde dans la direction strictement opposée à la trajectoire de la Terre, la sonde rejoint en 3 mois 1/2 l'orbite de Mercure, avec une vitesse d'environs 59 km/s. La vitesse orbitale de Mercure étant à ce moment de 48 km/s, et tenant compte de la vitesse de satellisation autours de la planète d'environ 3 km/s, il faut freiner d'environ 8 km/s.

Il est très probable qu'il y ait des trajectoire encore mieux, je n'en ai testé qu'une.



Pour le freinage, avec 300 kg de CU et 300 Kg de réservoir, il faudra environ 10400 Kg d'aérozine+NTO (soit 11T à envoyer vers Mercure, sans compter l'étage d'insertion vers Mercure).

[Mustard]

Sauf que pour propulser ta sonde à 8km/s tu as utilisé la puissance d'une fusée entière, pour le freinage tu n'auras qu'un petit moteur et peu de carburant.
Franchement les calculs pour un tel voyage intègre de nombreux éléments, poids de la sonde, carbu dispo, trajectoire, temps de combustion max d'un moteur avant surchauffe, puissance du lanceur, conjonction des planètes, etc ... je doute qu'un petit script de 200 lignes d'un site internet suffise à remplacer les réels calculs nécessaire fait par les ingénieurs de l'ESA, aidés par des supers calculateurs.
Tu crois réellement que les ingénieurs imposent un voyage de 7 ans pour le plaisir au lieu de tes 3 mois ? soyons sérieux.

Et si jouer avec ces fronde gravitationnels, et ces longues trajectoires permet d'économiser du poids pour mettre plus d'instruments scientifique alors c'est franchement le plus important. On n'est pas pressé, il n'y a pas de courses comme à l'époque des années 60 à 80.

[Akwa]

Sauf que pour propulser ta sonde à 8km/s tu as utilisé la puissance d'une fusée entière, pour le freinage tu n'auras qu'un petit moteur et peu de carburant.
Franchement les calculs pour un tel voyage intègre de nombreux éléments, poids de la sonde, carbu dispo, trajectoire, temps de combustion max d'un moteur avant surchauffe, etc ... je doute qu'un petit script de 200 lignes d'un site internet suffise à remplacer les réels calculs nécessaire fait par les ingénieurs de l'ESA, aidés par des supers calculateurs.
Tu crois réellement que les ingénieurs imposent un voyage de 7 ans pour le plaisir au lieu de tes 3 mois ? soyons sérieux.

Evidement que c'est très approximatif : mais ça donne une idée, c'est là l'intérêt.

D'ailleurs, j'avais triché en plaçant mon objet à 100.000 km de la Terre.

En étant plus précis, et en partant de l'orbite terrestre (400 km d'altitude), à la vitesse de 7 km/s, il faut une accélération d'environs 7 km/s pour retrouver la trajectoire précédente.

Le dV total est de 7 + 8 = 15 km/s.

Par contre, la raison la plus évidente pour laquelle on ne le fait pas, c'est que pour envoyer 11T à 7 km/s vers Mercure, il faut satelliser 152T (il nous faut Saturn V) :D

NB : le script est écrit par mes soins, et tient en effet en 200 lignes :) Il calcule toutes les forces par pas de 10s, et affiche les positions par pas de 1 jour. Le Soleil, Mercure, la Terre, et Mars sont représentées.

[Mustard]

Evidement que c'est très approximatif : mais ça donne une idée, c'est là l'intérêt.

Très très approximatif, c'est bien là le problème. Ce genre de programme n'apporte rien, c'est juste démonstratif et théorique, mais dans la pratique ça ne marche pas comme ça, il y a plein d'autres critères qui changent tout.

Par contre, la raison la plus évidente pour laquelle on ne le fait pas, c'est que pour envoyer 11T à 7 km/s vers Mercure, il faut satelliser 152T (il nous faut Saturn V) :D

Meme pas, Saturn V avait une capacité de 118T en LEO

[Akwa]

Très très approximatif, c'est bien là le problème. Ce genre de programme n'apporte rien, c'est juste démonstratif et théorique, mais dans la pratique ça ne marche pas comme ça, il y a plein d'autres critères qui changent tout.

Non, approximatif tout court. Et ce programme apporte justement une démonstration théorique, c'est son but. Sa précision est largement suffisante pour cela (il n'est pas destiné à poser MSL dans Gale).
On m'a demandé le calcul du delta V : il y est, avec les trajectoires.

Et je ne vois pas quels sont les paramètres qui vont TOUT changer. En tout cas, rien que ne fera varier notablement les ordres de grandeur.