Le vaisseau spatial Cassini de la NASA est montré pendant son 15 septembre, 2017, plongez dans l'atmosphère de Saturne dans la représentation de cet artiste. Crédit :NASA/JPL-Caltech
Alors que le vaisseau spatial Cassini de la NASA effectuait sa plongée fatidique dans la haute atmosphère de Saturne le 15 septembre, le vaisseau spatial diffusait en direct les données de huit de ses instruments scientifiques, ainsi que des lectures d'une variété de systèmes d'ingénierie. Alors que l'analyse des données scientifiques du plongeon final prendra un certain temps, Les ingénieurs de Cassini ont déjà une compréhension assez claire de la façon dont le vaisseau spatial lui-même s'est comporté lors de son entrée. Les données sont utiles pour évaluer les modèles de l'atmosphère de Saturne que l'équipe a utilisés pour prédire le comportement du vaisseau spatial à la fin de la mission, et ils aident à fournir une base de référence pour la planification des futures missions vers Saturne.
Au premier rang de ces données d'ingénierie, ou télémétrie, sont des mesures indiquant les performances des petits propulseurs de contrôle d'attitude du vaisseau spatial. Chaque propulseur était capable de produire une force d'un demi-newton, ce qui équivaut à peu près au poids d'une balle de tennis sur Terre.
Pendant les derniers instants de son plongeon, Cassini voyageait dans l'atmosphère de Saturne, qui était à peu près la même densité que le gaz ténu où la Station spatiale internationale orbite au-dessus de la Terre. En d'autres termes, il n'y a presque pas d'air là-bas. Malgré le fait que cette pression d'air est proche du vide, Cassini voyageait environ 4,5 fois plus vite que la station spatiale. La vitesse plus élevée a considérablement multiplié la force, ou pression dynamique, que la mince atmosphère exerçait sur Cassini. C'est comme la différence entre tenir votre main à l'extérieur de la fenêtre d'une voiture se déplaçant à 15 mph et une autre se déplaçant à 65 mph.
Les données montrent que lorsque Cassini a commencé son approche finale, dans l'heure précédant l'entrée dans l'atmosphère, il oscillait subtilement d'avant en arrière par fractions de degré, pulsant doucement ses propulseurs toutes les quelques minutes pour garder son antenne pointée vers la Terre. La seule force perturbatrice à ce moment-là était une légère poussée de la gravité de Saturne qui tentait de faire tourner le vaisseau spatial.
"Pour garder l'antenne pointée vers la Terre, nous avons utilisé ce qu'on appelle le "contrôle bang-bang", '", a déclaré Julie Webster, Le chef des opérations du vaisseau spatial de Cassini au Jet Propulsion Laboratory de la NASA, Pasadéna, Californie. "Nous donnons au vaisseau spatial une plage étroite sur laquelle il peut tourner, et quand il heurte cette limite dans une direction, il tire un propulseur pour basculer dans l'autre sens." (Cette portée était en effet petite :juste deux milliradians, ce qui équivaut à 0,1 degré. Les données reconstruites montrent que Cassini corrigeait subtilement son orientation de cette manière jusqu'à environ trois minutes avant la perte du signal.)
Cette animation montre les 30 dernières secondes des signaux radio des bandes X et S de Cassini alors qu'ils ont disparu du contrôle de mission le 15 septembre. 2017. La vidéo a été accélérée par un facteur de deux. Crédit :NASA/JPL-Caltech
À ce point, environ 1, 200 milles (1, 900 kilomètres) au-dessus des sommets des nuages, le vaisseau spatial a commencé à rencontrer l'atmosphère de Saturne. Cassini s'est approché de Saturne avec sa flèche de magnétomètre de 11 mètres de long pointant du côté du vaisseau spatial. Le gaz ténu a commencé à pousser contre la flèche comme un levier, le forçant à tourner légèrement vers l'arrière (ou vers l'arrière). En réponse, les propulseurs ont tiré des jets de gaz correctifs pour empêcher la flèche de tourner plus loin. Au cours des prochaines minutes, comme les ingénieurs l'avaient prédit, les propulseurs ont commencé à tirer plus longtemps, pouls plus fréquents. La bataille avec Saturne avait commencé.
Avec ses propulseurs tirant presque en continu, le vaisseau spatial a résisté pendant 91 secondes à l'atmosphère de Saturne, les propulseurs atteignant 100 pour cent de leur capacité au cours des 20 dernières secondes environ avant la perte du signal. Les huit dernières secondes de données montrent que Cassini a commencé à basculer lentement vers l'arrière. Comme cela s'est produit, le signal radio étroitement focalisé de l'antenne a commencé à s'éloigner de la Terre, et 83 minutes plus tard (le temps de trajet pour un signal de Saturne), La voix de Cassini a disparu des moniteurs du contrôle de mission du JPL. D'abord, les données de télémétrie réelles ont disparu, ne laissant qu'un signal radio porteur. Puis, 24 secondes après la perte de la télémétrie, silence.
Ces données expliquent pourquoi ceux qui regardaient le signal - apparaissant comme une grande pointe verte sur un tracé ondulé de la fréquence radio de Cassini - dans le contrôle de mission et en direct sur NASA TV - ont vu ce qui semblait être un court sursis, presque comme si le vaisseau spatial faisait un bref retour. Le pic du signal a d'abord commencé à diminuer en quelques secondes, puis s'éleva brièvement à nouveau avant de disparaître définitivement.
"Non, ce n'était pas un retour. Juste un lobe latéral du diagramme de faisceau de l'antenne radio, " Webster a déclaré. Essentiellement, le sursis était une partie floue du signal radio autrement étroit qui a tourné en vue alors que le vaisseau spatial commençait à basculer lentement.
"Étant donné que Cassini n'a pas été conçu pour voler dans une atmosphère planétaire, il est remarquable que le vaisseau spatial ait tenu le coup aussi longtemps, permettant à ses instruments scientifiques de renvoyer des données à la dernière seconde, " a déclaré Earl Maize, Chef de projet Cassini au JPL. "C'était un engin solidement construit, et il a fait tout ce que nous lui avons demandé."
