Carly Howett, spécialiste du Système solaire externe : « Nous voulons savoir si Pluton renferme un océan »

Carly Howett, du SWRI, responsable des instruments sur New Horizons. © E. Martin et Nasa
Une mission vers Pluton, c’est déjà bien, mais ce n’est pas assez ! Le Southwest Research Institute (SWRI), à qui l’on doit la sonde New Horizons, plaide pour le lancement d’une nouvelle mission à destination de la planète naine. Nous avons rencontré celle qui dirige l’étude de concept : Carly Howett, sous-directrice des études spatiales au SWRI.

Vous préparez l’envoi d’une nouvelle sonde spatiale vers Pluton. Où en êtes-vous de ce projet ?

Carly Howett : Pour le moment, il s’agit d’une étude de concept, financée par la Nasa en octobre 2019. Le Southwest Research Institute (SWRI) mène cette étude en partenariat avec l’APL (Applied Physics Laboratory), avec qui nous avions déjà collaboré pour la mission New Horizons. À ce stade, nous nous demandons quelle serait la faisabilité d’une mission vers Pluton, combien de temps cela prendrait, quels instruments il faudrait embarquer, pour répondre à quelles questions et pour quel budget. Nous devons rendre nos conclusions à la Nasa en juin, ou en juillet 2020, vu les retards dus au confinement. L’agence décidera alors, ou non, de faire concourir notre mission dans la catégorie « flagship » (missions amirales), dans le cadre du rapport décennal (Decadal Survey) sur les programmes prioritaires pour les années 2022 à 2032.

À quoi pourrait ressembler cette prochaine mission vers Pluton ?

Carly Howett : New Horizons a effectué un survol de Pluton, un passage très rapide auprès de la planète naine. C’était déjà fantastique, très riche d’enseignements. Mais nous voulons aller beaucoup plus loin et planchons donc sur une sonde qui resterait en orbite autour de la planète naine. Cette future mission sera comparable à la sonde Cassini autour de Saturne avec, dans l’idéal, quelque 50 orbites autour de Pluton, de Charon et des petits satellites. De la même manière que Cassini avait utilisé l’assistance gravitationnelle de Titan pour effectuer ses nombreux survols des corps du système de Saturne, nous utiliserons régulièrement Charon comme « propulseur ». Cela signifie que nous passerons souvent près de lui, ce qui nous permettra de récolter une foule d’informations sur ce monde que nous ne connaissons que très peu.

Pluton (à droite sur ce montage) et son gros satellite Charon n’ont été que brièvement survolé par la sonde New Horizons en 2015. Carly Howett et ses collègues souhaitent qu’une deuxième mission explore plus longuement les deux astres. © Nasa/JHUAPL/SwRI

La sonde ira-t-elle également rendre visite aux objets de la Ceinture de Kuiper, comme New Horizons l’a fait avec l’astéroïde Arrokhot (ex-Ultima Thulé) ?

Carly Howett : Oui. Le plan initial était qu’au terme de deux ans et demi de mission, la sonde quitterait le système Pluton-Charon pour aller rendre visite à un ou plusieurs corps de la Ceinture de Kuiper. Mais ce qui ressort de nos plus récentes discussions, c’est qu’il serait mieux d’inverser les étapes : d’abord la Ceinture de Kuiper, puis Pluton ! Ce scénario semble le meilleur à ce jour [le 30 mars 2020].

Il nous reste encore à sélectionner nos cibles. Malheureusement, la planète naine Éris, quasiment de la taille de Pluton (2 326 km de diamètre, contre 2 370 km) n’est pas dans la bonne zone du ciel pour que nous puissions l’atteindre, mais nous avons une liste d’autres corps accessibles, chacun très intéressant.

Que ce soit autour de Pluton ou des objets de Kuiper d’abord, en combien de temps cette sonde arrivera-t-elle à destination ?

Carly Howett : L’un de nos casse-têtes, c’est le rapport entre la vitesse de croisière et le freinage à l’arrivée. New Horizons n’a fait que passer à proximité de Pluton. Nous n’avions pas besoin de ralentir la sonde et nous pouvions donc la faire voyager le plus rapidement possible. Elle est arrivée en seulement neuf ans. Cette fois, la trajectoire sera beaucoup plus compliquée : nous ne pourrons pas aller si vite, sous peine de devoir freiner très fort, ce qui est très coûteux en énergie. Le trajet — qui comporte un passage près de Jupiter pour nous donner un coup d’accélérateur — durera donc probablement entre 18 et 20 ans. Ce qui pose d’autres problèmes : la sonde sera propulsée par un RTG, c’est-à-dire grâce à l’énergie dégagée par la décroissance des éléments radioactifs. Or, plus la route est longue, moins on aura de puissance à l’arrivée pour faire fonctionner nos instruments. Une option serait de n’utiliser, pour chacune des orbites, que quelques instruments…

Justement, quels instruments pourrait embarquer cette sonde, et pour répondre à quelles questions ?

Carly Howett : New Horizons nous a révélé un monde encore plus fascinant que nous ne l’avions imaginé. Un monde aux paysages très divers, un monde dynamique, un monde qui cache peut-être, sous une épaisse couche de glace, tout un océan. Personnellement, c’est d’abord cela que j’ai envie de savoir : Pluton renferme-t-il un océan ? Sa géologie semble encore active, nous aimerions donc savoir également s’il y a des phénomènes de geysers ou des cryovolcans. Nous voulons aussi comprendre comment ce système Pluton-Charon, à la configuration si particulière (deux corps de même calibre orbitant l’un autour de l’autre) s’est formé. Et bien sûr, avoir une meilleure idée de la diversité des objets de Kuiper. Pour répondre à toutes ces questions, nous envisageons d’équiper la sonde avec plusieurs instruments déjà embarqués sur New Horizons, et qui ont montré leur efficacité : un imageur haute résolution (branché au foyer d’un télescope de 20 cm) du type LORRI, et un spectromètre imageur du type RALPH, qui permet notamment d’obtenir des cartes de composition des terrains. Nous équiperons aussi notre sonde d’un spectromètre de masse, qui sondera la fine atmosphère de Pluton. Nous envisageons enfin d'y placer un altimètre laser, pour avoir une bonne idée de la topographie des objets et un radar capable de pénétrer la glace. Indispensable pour savoir s’il y a un océan de subsurface, ou d’autres surprises. J’aimerais bien savoir ce qu’il y a sous Spoutnik Planitia [la monumentale structure en forme de cœur, révélée par New Horizons, NDLR] par exemple !

La vaste plaine Spoutik, à la surface de la planète naine Pluton, vue par la sonde New Horizons en juillet 2015. © NASA/JHUAPL/SwRI

Quelle est, à ce jour, votre fenêtre de lancement ?

Carly Howett : Cela dépend beaucoup de la fusée utilisée pour le lancement. Cela pourrait être une Falcon Heavy ou la future fusée SLS, en cours d’élaboration pour les besoins du nouveau programme lunaire. Nous avons une première fenêtre de tir en 2029.

Cela signifie que la sonde n’arriverait pas à destination avant… 2047 ?

Carly Howett : L’échéance est très longue. C’est pour cela aussi que j’ai été sélectionnée pour mener l’effort : je suis expérimentée [la chercheuse est responsable d’instruments sur New Horizons, Lucy à destination des Troyens et Europa Clipper, NDLR] mais encore relativement jeune. De ce fait, quand la sonde arrivera (si elle est sélectionnée par la Nasa), je ne serai pas encore à la retraite ! Nous nous apprêtons à travailler durant 30 années. Il est donc crucial de recruter l’équipe parfaite : les gens les plus compétents, mais aussi idéalement, jeunes et d’origine diverse. L’industrie spatiale est encore trop représentée par des hommes blancs !

Quelles sont vos chances de succès, d’après vous ?

Carly Howett : Cela va dépendre beaucoup du coût de la mission. On n’a pas encore de chiffre précis, mais ce sera une mission chère, notamment parce qu’elle sera très longue et qu’il faudra payer des gens pendant longtemps. Et nous avons de la compétition, notamment une mission vers les planètes géantes lointaines Uranus et Neptune, qui n’ont pas été visitées depuis Voyager. Ce sera une mission coûteuse également. La Nasa va devoir choisir quel retour scientifique vaut ces milliards de dollars. Nous travaillons fort pour que l’agence nous sélectionne. Nous devrions être fixés cet automne.

 

Pour en savoir plus sur la mission New Horizons et ses découvertes de Pluton et d’Arrokhot (ex-Ultima Thulé) :​

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