Dans les coulisses du survol d'Ultima Thule par New Horizons

Alors que la sonde New Horizons s'apprête à explorer Ultima Thulé le 1er janvier 2019, Ciel & Espace a eu l'autorisation exceptionnelle d'accéder à la salle de contrôle, ainsi qu'au centre de conférence des scientifiques. Découvrez avec nous ces lieux habituellement interdits aux journalistes. C'est là que se prépare l'exploration de l'objet le plus lointain et le plus primitif observé à ce jour.

Pour un 29 décembre 2018, il fait anormalement beau dans la banlieue de Washington. Les immenses pelouses de l’université Johns Hopkins sont inondées d’un soleil hivernal radieux. Le campus est si grand que des bus — à la silhouette très américaine — assurent la navette pour aller d'un point à un autre.

L’un de ces buldings abrite le prestigieux Applied Physics Laboratory (APL). C'est ce laboratoire qui a remporté en 2002 l'appel à projets lancé par la Nasa pour explorer Pluton et la Ceinture de Kuiper, en créant une solide équipe autour d'Alan Stern, responsable de la mission. La détermination d'Alan Stern a été telle que, pour la première fois dans l'histoire de la Nasa, une telle mission d'exploration n'a pas été confiée au célèbre Jet Propulsion Laboratory, à Pasadena. 

Dans le hall d'entrée du bâtiment, des maquettes de sondes rapellent les exploits spatiaux de l’APL, avec notamment la sonde Messenger mise sur orbite autour de Mercure en 2011. Elle est suspendue au fond à droite, aux côtés de New Horizons, l’exploratrice de Pluton en 2015.

Ci-dessous, la maquette de la sonde New Horizons.

À l'intérieur de la salle de conférence, c'est l’effervescence. Le brouhaha donne à la pièce des airs de classe indisciplinée (vidéo ci-dessous).

Mais en réalité une quarantaine de scientifiques discutent entre eux avec passion. « Ceci est l’endroit où l’équipe de New Horizons se réunit deux fois par jour, une le matin et l’autre en fin de journée. On discute des dernières données, des résultats », explique Hal Weaver, directeur scientifique de la mission. Les chercheurs viennent ainsi à plusieurs reprises dans l'année pour ce type de rendez-vous. 

« Nous sommes divisés en trois équipes scientifiques. Au fond, vous avez l’équipe de géologie et de géophysique ; c’est le groupe le plus important en nombre. Nous avons, au centre, l’équipe consacrée aux particules, au plasma, aux atmosphères. Et enfin nous avons une équipe “composition” dont de but est de comprendre de quoi sont faites les surfaces observées », décrit Hal Weaver. Au plafond, des pancartes identifient les différentes équipes. 

Hal Weaver (ci-dessous) en profite pour partager avec le petit groupe de journalistes présents l’une des dernières découvertes concernant l’astéroïde Ultima Thulé, la prochaine cible de New Horizons : « Nous l'observons régulièrement depuis le milieu du mois d’août 2018, et sa courbe de lumière ne montre aucune variation nette. Ceci pourrait être lié au fait que le pôle soit orienté vers nous. C'est très inattendu car la probabilité d’une telle configuration est très faible. » Elle est si faible que les chercheurs ont imaginé d'autres hypothèses, comme une activité cométaire, ou la présence d'un satellite. 

Un peu plus de deux jours avant le survol l'ambiance est encore détendue. Ci-dessous, à droite, Randy Gladstone, responsable du groupe Atmosphère.

Alex Parker, quant à lui, fait partie du groupe Composition. Il dévoile sur l’écran de son ordinateur un champ stellaire inextricable, tant les étoiles sont nombreuses : « Il s'agit de l'image de Hubble sur laquelle Ultime Thulé a été découvert. » 

Les chercheurs ont eu de la chance de découvrir cet objet en 2014 : « Cette zone se trouve en pleine Voie lactée, dans la constellation du Sagittaire, et l'astre se trouvait juste en bord de champ », souligne Hal Weaver. En fait, lors de cette phase de recherche, une autre cible plus brillante avait été trouvée, mais l’atteindre aurait doublé la consommation de carburant pour changer la trajectoire de la sonde.

À l'autre bout de la table de l'équipe Composition, Richard Binzel (à gauche sur la photo, ci-dessous) ne cache pas son impatience d'en savoir plus sur Ultima Thulé. « C'est très excitant, car nous ne savons presque rien de cet objet. On découvrira tout au dernier moment. »

Pour Pluton, les chercheurs connaissaient les satellites, la présence d'atmosphère, et même la présence d'une vaste zone brillante. Ultima Thulé mesure 30 à 40 km avec une forme probable de cacahuète, et nous ne savons rien de plus. En raison de cette petite taille, l'objet reste ponctel. « Nous sommes le 29 décembre, et ce n'est qu’à partir de demain que l'objet aura une taille supérieure à un pixel pour la caméra de New Horizons », souligne Hal Weaver. 

Heureusement, pour dévoiler cette cible peu lumineuse, la sonde New Horizons est équipée d'instruments très sensibles. « Sa caméra haute résolution est un télescope de 20 cm de diamètre. Elle a été conçue pour produire des images nettes lors du survol malgré les conditions de luminosité comparables au crépuscule sur Terre », souligne Alan Stern (ci-dessous). C'est lui qui, depuis 1989, a soutenu l'idée de ce grand projet d'exploration et qu’il a eu d'infinies difficultés à voir aboutir (lire New Horizons, la mission qui a bien failli ne jamais voir Pluton.)

Changement d'ambiance. Au même moment, à l’autre bout de l’université, une petite équipe pilote la sonde depuis la salle de contrôle. La pièce est très calme et la concentration des ingénieurs est palpable, comme le montre la vidéo ci-dessous. 

Ce lieu est stratégique, il faut une accréditation (un sésame délivré au compte-gouttes) pour accéder à cette zone. Les journalistes sont priés de ne pas franchir le seuil de la porte et doivent se contenter d'observer depuis l'extérieur. Heureusement, la pièce attenante est dotée d'une vaste baie vitrée.

Alice Bowman — surnommée « MOM » pour Mission Operation Manager — chapeaute cette petite équipe. En 2016, les scientifiques ont proposé de nommer un cratère de Charon : Alice. Officiellement, c'est en référence à Lewis Caroll pour rester conforme aux règle en vigueur, mais pour les chercheurs, c'est avant tout un hommage à cette figure centrale de la mission. Son tempérament calme tranche avec la lourde responsabilité qui pèse sur ses épaules. Son sang-froid a notamment permis de sauver la mission lorsque l'ordinateur principal de la sonde est tombé en panne le 4 juillet 2015, dix jours seulement avant le survol de Pluton. « Actuellement nous sommes en train de télécharger les dernières mesures de navigation optiques. Elles nous aident à savoir où nous sommes exactement », explique Alice Bowman. 

Le suivi de la sonde n'est pas une activité continue. Actuellement, les équipes sont présentes 20 heures par jour à l'approche du survol d'Ultima Thulé, mais le reste du temps, les journées sont plus courtes. « Les contrôleurs de vol sont là pour surveiller tous les paramètres de la sonde et ils se chargent aussi de configurer les téléchargements. Nous avons aussi quelqu’un chargé de la programmation. Ces équipes interagissent et, si des données télémétriques montrent qu’il faut ajuster la trajectoire, nous le programmons », explique Alice Bowman. 

Relique du survol de Pluton, une peluche du chien Pluto trône toujours en bonne place au centre de la pièce, avec une peluche de la planète Pluton. Ces deux-là seront probablement prochainement rejoints par une peluche à l'éfigie d'Ultima Thulé. Simple point sur fond étoilé, cet astre fera bientôt 1000 pixels de large sur la caméra de New Horizons, lors du survol à 3500 km de distance. 

Ici, à l'université Johns Hopkins, le survol ne fait que commencer. Le Kossiakoff Center, capable d'accueillir de nombreux visiteurs, est pour le moment d’un calme olympien. Mais le 31 décembre au soir, des centaines de personnes célèbreront le Nouvel An à l'heure de Washington et, seulement 33 minutes plus tard, la sonde sera au plus près d'Ultima Thulé. Il sera alors 6 h 33 à Paris. Cet instant sera célébré symboliquement car l’antenne de la sonde ne sera pas dirigée vers la Terre. Quand bien même elle le serait et un signal serait envoyé, il lui faut près de 6 heures pour nous parvenir.

Ce n’est donc que le lendemain vers 10 h, heure de Washington (16h à Paris), qu’un bulletin de santé de la sonde sera reçu à l'APL. Une première image sera téléchargée en fin de journée, le 1er janvier 2019, et une autre, le 2 janvier à la mi-journée. Il faudra laisser quelques heures aux scientifiques pour traiter ces données très attendues avant de les présenter au public.

D'ici là, nous aurons les images d’avant survol sur lesquelles Ultima Thulé sera un peu plus gros qu'un simple point, tel qu'on le découvre sur un premier jeu de données. Cette animation montre l'évolution de luminosité de l'astre dans la phase d'approche. On voit aussi que son mouvement apparent par rapport aux étoiles est de plus en plus visible (à droite, les étoiles ont été soustraites). © Nasa/JHUAPL/SwRI.

 

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