(« Nouveaux Horizons » en français) est une sonde de l'agence spatiale américaine (NASA) dont l'objectif principal est l'étude de la planète naine Pluton et de ses satellites, ce qui a été réalisé à la mi-. Après de légères modifications de trajectoire, elle a pu explorer , un autre corps de la ceinture de Kuiper, et pourrait éventuellement en étudier un autre (restant à découvrir). est la première mission spatiale qui explore cette région du Système solaire. Du fait de leur éloignement, on dispose de très peu d'informations sur les corps célestes qui s'y trouvent, car ceux-ci sont à peine visibles avec les meilleurs télescopes. Or leurs caractéristiques sont susceptibles de fournir des informations importantes sur le processus de formation du Système solaire.
La sonde spatiale a été conçue pour fonctionner dans les conditions hostiles de cette région, très éloignée de la Terre et du Soleil. L'architecture de l'engin spatial et le déroulement de la mission prennent ainsi en compte la faiblesse de l'ensoleillement, qui impose le recours à un générateur thermoélectrique à radioisotope et à une isolation thermique renforcée, le débit limité des télécommunications (), et la durée du transit vers sa cible (plus de neuf ans), qui nécessite une grande fiabilité des composants critiques.
Les sept instruments scientifiques embarqués comprennent une caméra fonctionnant en lumière visible et en infrarouge, un spectromètre imageur ultraviolet, une caméra dotée d'un téléobjectif, deux spectromètres destinés à mesurer la composition chimique des cibles, une expérience d'occultation radio et un compteur de poussières interplanétaires. Ceux-ci doivent permettre de caractériser la géologie, les structures en surface, la composition du sol et sa température, la structure et la composition de l'atmosphère des corps célestes survolés.
La sonde spatiale a été lancée le par une fusée de forte puissance Atlas V-551. a survolé Jupiter le , ce qui lui a permis de gagner grâce à l'assistance gravitationnelle de cette planète. Ce survol a également permis de calibrer les instruments, tout en faisant des observations scientifiques intéressantes sur le système de Jupiter, en particulier son atmosphère, ses satellites et son champ magnétique. a ensuite entamé son long transit vers Pluton, durant lequel la sonde a été mise en sommeil. Elle en est sortie le et a commencé en ses observations de Pluton, qu'elle survole le . Elle est ensuite passée le à d'Arrokoth, un petit corps de la ceinture de Kuiper découvert à la suite d'observations astronomiques réalisées en 2014.
Les résultats de la mission ont bouleversé les connaissances sur Pluton et ses satellites. De nombreuses données portant sur la géologie, ainsi que la composition de la surface et de l'atmosphère, ont été collectées. Elles ont démontré que Pluton, contrairement aux hypothèses courantes, est restée très active sur le plan géologique depuis sa création. La planète naine présente un éventail particulièrement riche de phénomènes atmosphériques et de formations géologiques, qui rivalisent par leur diversité avec ceux de Mars.
Contexte Pluton, la plus éloignée des planètes du système solaire n'avait pas encore été étudiée à faible distance lorsque la mission fut mise sur pied en 2000. Après avoir été exclue des objectifs du programme Voyager dans les années 1970, plusieurs projets de survol sont élaborés dans les années 1990 au sein de l'agence spatiale américaine (la NASA), mais leur coût, élevé du fait de l'éloignement de l'objectif, ne leur permet pas de déboucher sur une réalisation concrète. Au cours de cette décennie, on découvre de nombreux corps aux caractéristiques similaires à celles de Pluton, aux confins du système solaire. Ces objets transneptuniens, qui forment la ceinture de Kuiper, ravivent l'intérêt scientifique d'une exploration de Pluton. Finalement, en 2001, la NASA accepte de financer le développement d'une sonde spatiale, baptisée , chargée de l'étudier .
Pluton et la ceinture de Kuiper
vignette|Position des objets de la ceinture de Kuiper ou TNO (points verts) identifiés en 2007.
Les corps célestes du système solaire sont regroupés en trois régions : les planètes telluriques (Mercure, Vénus, Terre, Mars), caractérisées par une composition rocheuse, et situées en deçà de la ceinture d'astéroïdes ; elles se trouvent à des distances comprises entre 0,39 (Mercure) et 1,52 (Mars) unités astronomiques (ua) du Soleil ( = ~ de kilomètres) ; les planètes gazeuses géantes (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune), composées principalement d'hydrogène ; elles circulent sur des orbites comprises entre 5,2 (Jupiter) et 30,1 (Neptune) ua du Soleil ; les objets transneptuniens, situés à une distance comprise entre 30 et du Soleil.
Pluton fait partie de ce dernier sous-ensemble, constitué de planètes naines glacées à la surface solide, mais composées essentiellement de matière gelée (eau, azote, dioxyde de carbone, méthane et monoxyde de carbone) et de matière rocheuse. Ces naines forment la ceinture de Kuiper, qui s'étend jusqu'à du Soleil. Pluton est le plus grand objet connu de cette ceinture, avec Éris.
Pluton est découverte en 1930, par l'astronome américain Clyde Tombaugh, et à l'époque considérée comme la neuvième planète du système solaire. À la date de sa découverte, on estime que la taille de Pluton est proche de celle de la Terre, mais on découvre par la suite que la planète est plus petite que la Lune. Jusqu'au début des années 1990, aucun autre corps céleste n'est découvert au-delà de l'orbite de Pluton. En 1992, un premier objet transneptunien (TNO) est observé, puis les découvertes se multiplient, et à la date de lancement de (2006), plus de avaient été découverts, et la présence de plus de , d'un diamètre supérieur à , circulant sur une orbite comprise entre 30 et , était prédite. Les caractéristiques des objets transneptuniens découverts (distance du Soleil, inclinaison importante, composition, résonance avec Neptune, fréquence des systèmes doubles), font de Pluton un TNO caractéristique. Confronté, du fait de ces découvertes, à la multiplication de planètes potentielles dans le système solaire, l'organisme de classification officiel dans le domaine de l'astronomie (l'Union astronomique internationale), ajoute en 2006 un critère supplémentaire à la définition d'une planète : celle-ci doit avoir fait place nette dans son voisinage orbital. Ce n'est pas le cas de Pluton (comme des autres objets transneptuniens), qui perd son statut de planète et est reclassée comme planète naine, en dépit d'une forte opposition d'une partie de la communauté scientifique américaine, car il s’agissait de la seule planète découverte par un Américain. Les objets transneptuniens sont sans doute des planétésimaux, c'est-à-dire des embryons de planète, dont le processus de formation a été interrompu par le déplacement des planètes géantes gazeuses intervenu peu après la naissance du système solaire.
Caractéristiques de Pluton Du fait de son excentricité, Pluton parcourt son orbite autour du Soleil en terrestres, à une distance du Soleil qui oscille entre environ 4,4 et de kilomètres. En , Pluton se situe à environ de km de la Terre, soit la distance Terre-Soleil. L'inclinaison par rapport au plan de l'écliptique, 17 degrés, est beaucoup plus élevée que celle des planètes du système solaire. Pluton s'éloigne du Soleil depuis 1989, et circulait à l'intérieur de l'orbite de Neptune de 1979 jusqu'en 1999.
Le diamètre de Pluton, évalué avant le survol à environ , est nettement inférieur à celui de la Lune (). Distance et faible taille se combinent pour rendre l'étude de la planète naine depuis la Terre très difficile, avec un diamètre apparent inférieur à 1 % de celui de la planète Mars. La planète tourne sur elle-même en , de manière synchrone avec son satellite principal Charon, si bien qu'elle lui présente toujours la même face. De manière très inhabituelle dans le système solaire (hormis Uranus), l'axe de rotation est incliné de par rapport au nord célesteNASA Pluto flyby press kit, op. cit. .. La température moyenne à la surface est environ de . Les observations spectrométriques depuis la Terre ont permis de déterminer que la surface de Pluton était couverte principalement de glaces d'azote, de monoxyde de carbone, de méthane et d'éthane. Elle présente des zones brillantes et sombres, les plus contrastées de toutes les planètes du système solaire. Pluton fait partie du nombre très réduit de corps du système solaire disposant d'une atmosphère perceptible. Celle-ci est très ténue ( moins dense que celle de la Terre et inférieure à celle de Mars), et composée essentiellement d'azote, avec des traces de méthane, de monoxyde de carbone et d'hydrocarbures plus lourds. Cette atmosphère subit des variations importantes du fait de l'excentricité de l'orbite et de l'inclinaison de l'axe de rotation. La gravité à la surface de Pluton est égale à 6 % de celle de la Terre. La densité de la planète, évaluée à environ 2, indique que Pluton est composé de 35 % de glace et de 65 % de matériaux rocheux.
Système plutonien
vignette|Orbites des satellites de Pluton. Cinq satellites naturels de Pluton sont connus avant le survol de New Horizons. Tous ont une orbite quasi circulaire (excentricité inférieure à 0,006) et pratiquement située dans le plan équatorial de Pluton (inclinaison inférieure à 1 °) : le plus grand, Charon, est identifié dès 1978 et a un diamètre de . Le couple qu'il forme avec Pluton est généralement considéré comme un système double parce que, le rapport des deux masses étant relativement faible (8 pour 1), le barycentre du couple (qui est aussi le centre géométrique de leurs orbites) ne se situe pas à l'intérieur d'un des deux corps ; deux satellites plus petits sont découverts en 2005 et nommés Hydre ( de diamètre) et Nix ( de diamètre). ; lors d'une nouvelle campagne d'observation réalisée à l'aide du télescope spatial Hubble, une nouvelle lune est observée le et baptisée Kerbéros. Sa taille est comprise entre et son orbite est inscrite entre celles de Nix et d'Hydre. ; une dernière lune appelée Styx est découverte en ..
+Le système plutonien (données antérieures au survol) Corps Année découverte Diamètre Masse Densité Gravité // Terre Rayon de l'orbite Période orbitale Autres caractéristiquesPluton 1930 1,3 x 10 kg 1,8 - 2,1 0,07 Entre 29,7 ua ( km)et 39,5 ua(autour du Soleil) Température en surface : entre et Atmosphère : azote, méthane, monoxyde de carboneSurface : azote, eau, méthane, monoxyde de carbone gelésCharon 1978 0,15 x 10 kg 1,66 - Pas d'atmosphère détectable Surface : glace d'eauStyx 2012 - Nix 2005 - Kerbéros 2011 - Hydre 2005 -
Premiers projets d'exploration spatiale Après le survol de Neptune par la sonde spatiale américaine Voyager 2 en 1989, Pluton est la dernière planète du système solaire (à l'époque elle n'a pas été reclassée en planète naine) à ne pas avoir été étudiée par un engin spatial. En raison de son éloignement (en 2015 Pluton se situe à près de 35 ua de la Terre soit trois fois plus loin que Saturne) et de son inclinaison par rapport au plan de l'écliptique (17°), Pluton est une destination difficile à atteindre. Au cours des deux décennies postérieures au programme Voyager, plusieurs projets de l'agence spatiale américaine (la NASA) sont élaborés puis annulés.
Planetary Grand Tour