vaufrègesI3

Un atterrisseur pour la mission Europa

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Fin décembre 2015 le Congrès US a demandé à la NASA d'élargir la mission Europa en ajoutant un petit atterrisseur et en prévoyant le lancement en 2022 avec le nouveau lanceur lourd "Space Launch System".

Un lander ajoutera 700M de $ ou plus au coût de la mission. Pour le seul vaisseau principal la dernière estimation des coûts était de 2,1 milliards de $. L'ajout d'un atterrisseur va pousser les coûts peut-être jusqu'à 3,5 milliards de $ en incluant un lancement sur le SLS. Le Congrès devra donc augmenter sensiblement le budget des missions planétaires de la Nasa pour empêcher la mission Europa d'évincer les missions planétaires plus petites qui permettent l'équilibre du programme d'ensemble.

Par ailleurs l'ajout d'un atterrisseur retardera probablement le lancement de 2022 à 2023.

Bien qu'il n'existe encore presque aucune information officielle sur l'atterrisseur, on sait que le concept primaire est un petit atterrisseur d'environ 230 kg avec 20 à 30 kg dédiés aux instruments scientifiques. Pour l'atterrissage on utiliserait la même approche que le skycrane utilisé par la mission Curiosity afin de poser l'atterrisseur en toute sécurité à la surface.

L'atterrisseur sera probablement alimenté par des batteries, ce qui limite sa durée de vie à environ 10 jours. Des panneaux solaires sont apparemment à l'étude, mais la lumière du soleil est faible et nécessiterait des panneaux solaires assez grands donc très encombrants et lourds pour pouvoir récolter une quantité significative d'énergie solaire .

Le lander comporte un système d'atterrissage autonome pour guider la descente finale, ce système utilise des images prises en temps réel pour analyser le terrain au dessous et identifier les zones d'atterrissage en toute sécurité. Avec une descente guidée autonome les scientifiques peuvent cibler une zone qui est globalement complexe, mais comportant de petites zones permettant un atterrissage.

Notre connaissance actuelle de la surface d'Europe est trop pauvre pour sélectionner les sites les plus intéressant scientifiquement et également sans danger pour l'atterrisseur.
Le vaisseau principal devra donc auparavant étudier la surface d'Europe pendant deux à trois ans lors de ses survols (au moins 45 survols rapprochés) et trouver le meilleur point d'atterrissage, scientifiquement intéressant et sûr. Nous manquons de la technologie nécessaire permettant de forer au travers des kilomètres de glace pour accéder directement à l'océan. Cependant, dans de nombreux endroits la coque de glace semble être rompu et les eaux sous-jacentes se sont répandues sur la surface et congelées. L'objectif sera de mettre l'atterrisseur dans une de ces zones. Avant l'atterrissage les scientifiques auront donc à réaliser des cartes à haute résolution de la surface d'Europe.

L'objectif principal sera donc d'étudier les matériaux de l'océan intérieur pour voir si les produits chimiques nécessaires pour soutenir la vie y sont présents et si les molécules organiques complexes suggérant l'activité biotique ou pré-biotique existent.

L'instrument de base serait un spectromètre de masse permettant de "peser" les molécules et les atomes dans des échantillons creusés, coupés ou forés sur la surface. Certaines molécules complexes pourraient suggérer la vie, surtout si elles sont riches en éléments, comme le carbone, qui sont la base de la vie sur la Terre. Un deuxième instrument à l'étude serait un spectromètre "Raman".

Une fois à la surface, l'atterrisseur devra utiliser un système d'acquisition d'échantillons pour recueillir un échantillon de glace de la surface. Aux températures de surface d'Europa la glace est solide comme le roc, de sorte que le mécanisme de coupe ou de forage devra être robuste. Après que l'échantillon soit prélevé, il serait livré aux instruments pour mesurer sa composition. Si l'atterrisseur atterrit près d'une cheminée active, le spectromètre de masse peut aussi mesurer la composition des particules et de gaz dans le panache.

Sur la façon dont les données seraient retournés sur Terre, deux possibilités sont évidentes : Transmissions de données à faible débit directement à partir de l'atterrisseur vers la Terre, ou transmissions à haut débit de données de l'atterrisseur vers l'orbiteur pour un relais plus tard vers la Terre. Sauf que les emplacements relatifs du site d'atterrissage et de l'orbiteur évoluant rapidement, le relais de communication n'est souvent pas possible limitant ainsi la quantité de données pouvant être retournées.

Source > http://www.planetary.org/blogs/guest-blogs/van-kane/20160105-nasa-europa-lander.html

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Si tout cela se réalise c'est génial !
Le plus extraordinaire serait que le SLS soit utilisé pour envoyer la sonde : la NASA gagnerait plusieurs années pendant le trajet et donc pas mal de dollars...
Puisque les USA ont décidé de construire cette fusée, ça serait bien qu'elle serve à quelque chose !!

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Oui Jackbauer...

Avec un gros lanceur, style Atlas, le voyage durerait plus de six ans... Avec le SLS, moins de deux ans...

Fantastique...

En revanche, cette mission "Europa lander" serait une prise de risque énorme : les terrains intéressants sur Europe sont chaotiques, avec failles, falaises, etc...
Poser une sonde là-dessus...

Rappelons-nous Philaé ou Hayabusa...

Gardons un optimisme mesuré...

S

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Ce lander c'est la mission de tous les dangers, en effet..

Le système de guidage en temps réel pour le choix final de la "bonne" surface pour un atterrissage en toute sécurité jouera évidemment un rôle décisif.

Ce système devrait être testé auparavant avec le rover "Mars 2020" ce qui pourrait alors permettre d'accéder à des terrains considérés jusqu'ici comme inaccessibles.

On peut aussi nourrir quelques inquiétudes sur la capacité réelle du lander à collecter un échantillon dans une glace très probablement extrêmement dure.. et sur les délais très courts (environ 10 jours) pour mener à bien cette tâche, ainsi que l'analyse, et la transmission des données à la Terre ou/et à l'orbiteur, sans oublier les images des terrains environnants !..

[Ce message a été modifié par vaufrègesI3 (Édité le 06-01-2016).]

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Daniel : "L'atterrisseur sera probablement alimenté par des batteries, ce qui limite sa durée de vie à environ 10 jours."
Pourquoi ce choix plutôt qu'un RTG ? Un problème de masse ? (à plus de 100 M$/kg de charge scientifique acheminée in situ, on devine que chaque gramme doit être soigneusement pesé )
Il y avait diverses recherches actives pour améliorer le rendement donc le ratio poids/puissance (notamment du côté des générateurs Stirling), qu'en est-il actuellement de leur évaluation ?
Par ailleurs (mais c'est lié) cette question du forage de la glace me taraude : un oeuf contenant un RTG, libéré de sa coque isolante, pourrait-il s'enfoncer sous son propre poids dans la glace tout en disposant encore d'assez d'énergie pour transmettre des données à travers une épaisseur significative ? C'est totalement science-fictionnesque ?
Passe que les gratouillis/bidouillis à la petite cuiller, là, ça commence à suffire !...
Concernant la charge utile et quitte à utiliser le SLS, on a le choix entre y aller plus vite ou emporter plus de masse pour disposer d'une autonomie supérieure sur place : 10 jours cela me parait bien court pour reconfigurer la mission si le besoin s'en fait sentir en fonction des premiers éléments de l'enquête ...
Serge : "les terrains intéressants sur Europe sont chaotiques, avec failles, falaises, etc...
Poser une sonde là-dessus..."
Oui mais là l'europisseur, il serait en mesure de contrôler intégralement sa trajectoire dans un champ de gravité conséquent ; trouver un site propice à l'échelle d'un monde après son étude en orbite à haute résolution, ne me semble pas irréaliste car même dans ce chaos il doit exister de nombreux recoins assez spacieux pour être visés...

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"Pourquoi ce choix plutôt qu'un RTG ?" ils n'ont peut être plus de pu238 sur étagère.

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Je vois mal la Nasa équiper le lander d'Europa d'un RTG..
Accroissement des coûts, de complexité, de masse à faire atterrir... c'est d'abord un engin "greffé" à moindre coût sur une mission ne comportant initialement qu'un orbiteur..

Mais c'est clair en effet que 10 jours d'autonomie de batterie, ça paraît plus que léger pour optimiser l'utilisation des instruments et les communications..

Sinon les stocks actuels de Pu à la Nasa seraient suffisants pour les missions en préparation jusqu'à la fin de la décennie (Sur 35 kilos restants, 17 seraient de suffisamment bonne qualité).


Dans le passé et jusqu'en 1988 le Pu-238 a été produit sur le site de Savannah River avec des réacteurs qui n’étaient plus en service. Après l’arrêt de cette production à Savannah River, le Département de l’Energie américain (DOE) a satisfait ces besoins en Pu-238 en puisant dans les réserves disponibles du DOE à Los Alamos, réserves accrues par l’achat de Pu-238 fabriqué en Russie. Sauf que cette source s'est tarie en 2009 suite à un refus de nouvelle livraison.

Depuis, l’administration Obama et la NASA ont demandé un budget au Congrès US pour que soit relancée la production de plutonium-238 par le DOE. L’argent devait servir à remettre en état les installations nécessaires. Mais il a fallu attendre 2012 pour que les fonds soient approuvés (près de 300 millions de dollars).

Le plan de relance de production de plutonium 238 est prévu à raison de 1,5 à 2 kg chaque année par le DOE, et il demeure l’objectif de faire évoluer les RTG actuels vers une version plus performante, qui prendrait le nom de ASRG pour Advanced Stirling Radioisotope Generator. qui utiliserait moitié moins de Pu..

Mardi 22 décembre 2015 le département de l'Énergie a annoncé que - pour la première fois depuis l'arrêt de l'usine de Savannah River à la fin des années 80 - les USA avaient produit 50 grammes de Pu 238 à l'Oak Ridge National Laboratory.

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Un RTG sur Europe : impensable !
N'oubliez pas que ce qui pousse la NASA a mettre au point une mission si coûteuse, c'est la recherche d'une activité biologique sous la glace !!
Même si elle est improbable, ils ne vont pas prendre le risque de la contaminer avec du plutonium, et les médias ne manqueraient pas de relever cette question !
D'ailleurs, l'orbiteur sera alimenté par des grands panneaux solaires, comme la mission JUICE de l'ESA.
(notez que pour Curiosity la NASA ne communique JAMAIS sur sa source d'énergie...)

[Ce message a été modifié par jackbauer 2 (Édité le 06-01-2016).]

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Jack > "Notez que pour Curiosity la NASA ne communique JAMAIS sur sa source d'énergie"


Ben si.. T'as viré conspirationniste ou quoi ??..

En deux clics tu as tous les renseignements que tu veux, par exemple ici :
http://mars.nasa.gov/msl/mission/technology/technologiesofbroadbenefit/power/


Il n'y a qu'un seul point sur lequel ils sont restés très discrets, c'est sur le rendement réel du MMRTG.. Il doit normalement tourner autour de 10% (quantité de la chaleur dégagée transformée en électricité), mais il semble qu'on ait constaté des résultats un peu moindre sur le nouveau modèle équipant Curiosity comportant un thermocouple doté de nouveaux matériaux (développé par Boeing) .


Jack > "N'oubliez pas que ce qui pousse la NASA a mettre au point une mission si coûteuse, c'est la recherche d'une activité biologique sous la glace !!
Même si elle est improbable, ils ne vont pas prendre le risque de la contaminer avec du plutonium"

Oui... bon.. faut raison garder..

Dans l'absolu le Pu 238 nécessite peu ou pas de blindage, il ne dégage que du rayonnement de désintégrations alpha qui n'est pas accompagné de rayons gamma pénétrants. Du fait de leur masse et de leur charge importante les particules alpha sont facilement absorbées par la matière et ne peuvent parcourir que quelques centimètres dans l'air. Elles peuvent être arrêtées par une feuille de papier ou par la partie externe de la peau et ne sont donc en général pas dangereuses pour la santé. Sauf si des bébêtes se montraient capables de ronger l'épais blindage qui protège le plutonium et qu'elles s'amusaient ensuite à ingérer quelques particules de Pu 238.. Là ce serait plus embêtant..

Par ailleurs Europe est déjà pas mal irradiée : Le niveau de rayonnement à la surface d'Europe est équivalent à une dose de 540 rem (5400 mSv) par jour, soit par exemple plus de 10 fois la dose considérée comme acceptable pour les travailleurs directement affectés à des travaux nucléaires. Avec les bouffées de radiation émises par Jupiter, c'est pas vraiment l'Eden là haut ..

Sachant aussi que pour les matériaux issus du supposé océan souterrain et déposés en surface par des geysers, on a démontré l'existence d'eau oxygénée ou d'acide sulfurique concentré. La concentration pouvant provenir d'un volcanisme sous-marin apportant le soufre. Alors les bébêtes, elles ont déjà d'autres soucis que les quelques kg éventuels de plutonium 238..

[Ce message a été modifié par vaufrègesI3 (Édité le 07-01-2016).]

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C'est vrai que quelques kg de plutonium ne vont pas changer grand chose dans la vie des européens (s'ils existent) mais pour l'image de marque de la NASA c'est pas top. Ce n'est pas pour rien qu'ils vont précipiter Cassini dans Saturne (l'année prochaine)plutôt que sur une de ses lunes...

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Mouarf ! Bon... no comment : c'est pas quelques kilos de plutonium qui vont changer la face de ce monde déjà profondément irradié
Si tes chiffres sont exacts Daniel, c'est par jour, dix fois la dose annuelle maximum tolérée !
Sur Europe, l'intérieur de l'enceinte d'un RTG c'est finalement l'endroit le moins radioactif à des millions de km à la ronde
Merci pour vos réponses en tout cas, il faut bien faire avec cette part d'irrationnel...

[Ce message a été modifié par Alain MOREAU (Édité le 07-01-2016).]

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http://spaceflightnow.com/2016/01/05/esa-wants-to-be-a-part-of-nasas-mission-to-europa/

Les européens prêts à mettre 500 millions d’euros pour aller sur… Europe, avec la NASA (indépendamment du programme JUICE)
Deux idées très intéressantes avaient été avancées (lire l’article)
A noter que l’utilisation du SLS permettrait de gagner 3 années sur le trajet

Sur le site de S&V, un article, semble t-il enthousiaste, de notre astro-reporter :
http://www.science-et-vie.com/2016/01/nasa-esa-le-retour-dans-le-systeme-de-jupiter/

[Ce message a été modifié par jackbauer 2 (Édité le 08-01-2016).]

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"Alors les bébêtes, elles ont déjà d'autres soucis que les quelques kg éventuels de plutonium 238.."

Ca reste une pollution potentielle dans le sens d'une introduction accidentelle d'une substance étrangère.

C'est un endroit vierge de toute activité humaine, pourquoi prendre le risque d'aller poser sa crotte comme on sait si bien le faire sur Terre ?

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Je préfère imaginer que tu n'as pas lu assez attentivement ce qui précède..

Je précise encore ces quelques points : Le Pu 238 a une demie vie de moins de 87 ans (un nano-flash à l'échelle géologique) et de toute façon il serait protégé par un épais blindage conçu pour résister à un crash et qui ne laisserait strictement rien passer des rayonnements alpha jusqu'au bout du bout... rayonnements de toute façon totalement inoffensifs..

En fait c'est plutôt le Pu 238 qu'il faudrait protéger des "substances étrangères" toxiques présentes sur Europe et de radiations autrement plus agressives..


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Mais j'ai bien lu ce qui précède, le Pu238 à cette concentration n'a rien de naturel.

L'idée de déposer une fois de plus des cochonneries (potentiellement, risque minime, mais il existe) me gêne.

Allez, la sonde Cassini en utilise un, Et tout se passe bien

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Annulons donc cette mission puisque la pureté, la virginité de l'univers doit être maintenue coûte que coûte...

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Alain Moreau > "Si tes chiffres sont exacts Daniel, c'est par jour, dix fois la dose annuelle maximum tolérée !"

En fait c'est bien pire !.. L'exposant du facteur de puissance "^4" était passé à la trappe.. je rectifie donc le laïus précédent :

Le niveau de rayonnement à la surface d'Europe est équivalent à une dose de 540 rem, soit 5 400 mSv par jour, et soit annuellement plus de 10^4 fois la dose considérée comme acceptable pour les travailleurs directement affectés à des travaux nucléaires (20 mSv par an).

C'est bien 10^4..
En effet sur Europe le rayonnement annuel c'est près de 2 millions de mSv.
Et 20 mSv x 10^4 correspond bien à 2 millions de mSv.


Quelques autres valeurs de rayonnements sur les lunes de Jupiter :

Callisto: 0,1 mSv / jour
Ganymède: 80 mSv / jour
Io: 36000 mSv / jour !
Satellites Thébé et internes : 18 0000 mSv / jour !


Sachant que :

500 mSv : dose typique pour une expédition Martienne sur 2,5 ans.
Le corps peut se guérir avec le temps: ce niveau de rayonnement
élève le risque de cancer d'environ 1% par an, à peu près autant que
fumer pendant ce laps de temps.

750-2000 mSv dans les 30 jours:
Le corps ne peut pas réparer les dommages cellulaires assez vite.
Vomissements, fatigue, perte de cheveux;
Malformations congénitales chez des enfants et cancer.

5000 mSv : Dose mortelle sans délai

Pour un niveau inférieur à 100 mSv, aucun effet à long terme sur la santé n’a été démontré.
Au-delà de 100 mSv, des effets à long terme des rayonnements ionisants ont été démontrés par des études épidémiologiques (étude des populations d’Hiroshima et de Nagasaki).
1000 mSv est une dose très élevée qui correspond à 1 Gray. Ce niveau d'exposition à la radioactivité a un effet direct sur la santé et implique un risque pour la vie de la personne exposée dans les semaines et les mois qui suivent.

Les doses réglementaires de radioactivité :


- La limite d’exposition du public est de 1 millisievert par an (mSv/an) en dehors des expositions médicales et naturelles.
- A partir de 10 mSv par an, on préconise une mise à l’abri des populations.
- Au-delà de 50 mSv par an, l’évacuation est recommandée.
- Pour la population, on parle de fortes doses au-delà de 100 mSv par an.
- Pour les travailleurs du nucléaire, la limite réglementaire d'exposition est en France de 20 mSv/an.

Source : http://www.irsn.fr/FR/connaissances/faq/Pages/Quelle_est_la_dose_de_radioactivite_dangereuse_pour_la_sante.aspx


Pierre > "le Pu238 à cette concentration n'a rien de naturel"

Je comprend bien que le "naturel" soit tendance de nos jours.. En même temps le "naturel" sur Europe n'est pas celui qui me paraît le plus enviable ..


Voir par exemple la nature des élégantes "rivières" de glace couleur rouille sur Europe : http://www.gurumed.org/2015/05/14/la-mystrieuse-matire-qui-assombrit-la-surface-de-la-lune-europe-pourrait-tre-du-sel-de-mer/

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Kaptain > "Annulons donc cette mission puisque la pureté, la virginité de l'univers doit être maintenue coûte que coûte..."

Non non.. on maintient, aucun RTG n'est prévu dans cette mission Kaptain..

C'est l'ot' là, le Docteur Moreau des tropiques, le trompe la mort des randonnées martiennes qui voudrait balancer un RTG pour transpercer la glace d'Europe..
Du coup il a mis Pierre en colère..

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Non, non : Pierre est mon ami !
Il m'a enfin montré la voie de la sagesse
Epi si on vient à manquer d'eau potable sur Terre, on pourra toujours rapporter un petit bout de banquise d'Europe pour boire un coup à sa santé
(Pierre j'ai pourtant fait tout mon possible pour ensabler ce maudit robot radioactif qui pollue la sublime virginité des sables martiens en y semant les bouts de ferraille de ses roues en lambeaux... mais rien à faire : on m'écoute jamais à la Nasa )

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"Des panneaux solaires sont apparemment à l'étude, mais la lumière du soleil est faible et nécessiterait des panneaux solaires assez grands donc très encombrants et lourds pour pouvoir récolter une quantité significative d'énergie solaire" .

On pourrait au moins envisager un mode "low power " minimaliste permettant de réaliser quelques expériences scientifiques, par intermittence si nécessaire et sur batterie.

A priori, ce n'est que 25X plus faible que sur Terre mais sans nuage !

Christophe

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Tout ça a encore largement le temps d'évoluer, affaire à suivre..

Sachant quand même que le coût faramineux de la mission (3,5 milliards de dollars, voire au delà) pourrait peut-être freiner les ambitions..

Déjà il faudrait que le lander soit confirmé officiellement
On demeuree encore au niveau des intentions, à savoir une demande du Congrès à la Nasa.. qui devra évaluer plus précisément les objectifs, les contraintes techniques du projet, et la cohérence de l'enveloppe financière..

Et si ça se réalise, d'une façon ou d'une autre, ce sera totalement extraordinaire..

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Oui Daniel...

Et reste aussi à mettre au point le SLS...

Le coût pharaonique de ce truc inutile (puisque conçu essentiellement pour permettre aux astronautes de faire des pâtés de sable sur un caillou ramené de la ceinture d'astéroïdes par un robot ou de poser des hommes sur Mars dans un siècle...) va poser des problèmes de priorités de missions, aussi, à raison de quoi... un tir par an ?


S

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"...Sachant quand même que le coût faramineux de la mission (3,5 milliards de dollars, voire au delà) pourrait peut-être freiner les ambitions..."
(Vauffy)

Comme je l'ai indiqué plus haut, il semble que les européens soient prêts à mettre 500 millions d'euros dans l'aventure, c'est déjà ça !

Le SLS sera construite, c'est une certitude. Espérons qu'il n'y aura pas trop de retard...
Ce nouveau lanceur ouvre la voie pour des missions vers Neptune, Uranus
Hélas on ne sera plus là pour assister au spectacle !

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