est une sonde spatiale de l'agence spatiale américaine, la NASA, dont l'objectif principal est le recueil de données sur la composition interne de la comète Tempel 1. À l'époque de ce projet, les principales théories en vigueur postulent que les comètes sont constituées du matériau primordial à l'origine du Système solaire ce qui rend leur étude particulièrement importante pour la modélisation de sa formation. est une sonde spatiale d'environ , développée dans le cadre du programme qui rassemble des missions scientifiques interplanétaires à coût modéré. La sonde spatiale, lancée début 2005, arrive à proximité de la comète le et largue un impacteur de près de qui, en frappant sa surface à grande vitesse, crée un cratère d'impact d'environ de diamètre. Les matériaux éjectés en provenance de couches situées sous la surface sont alors analysées par les instruments de la sonde spatiale. La sonde remplit parfaitement ses objectifs en fournissant des données précises et parfois inattendues sur la structure interne de la comète.
Après le survol de Tempel, un nouvel objectif est fixé à la sonde spatiale dans le cadre de la mission rebaptisée EPOXI. , après avoir utilisé l'assistance gravitationnelle de la Terre fin 2007 pour modifier sa trajectoire, survole la comète à environ le et parvient à effectuer des photographies montrant des jets de dégazage. Par la suite, effectue des campagnes d'observation à grande distance des comètes et la sonde est programmée pour un survol en de l'astéroïde (163249) 2002 GT. Mais la NASA perd tout contact avec en et l'agence spatiale annonce la fin de sa mission en .
Contexte
Au sein de la NASA, la première proposition d'une mission consistant à envoyer un impacteur sur une comète remonte à 1996. À l'époque, les ingénieurs de l'agence spatiale américaine doutent qu'il soit possible d'obtenir une précision suffisante pour atteindre la cible compte tenu de la vitesse relative d'une sonde spatiale par rapport à une comète et de la faible taille de l'objet visé. En , un projet de mission très détaillé est proposé à la suite d'un appel à candidatures du programme qui rassemble des missions scientifiques interplanétaires à coût modéré. fait partie des cinq finalistes (parmi ) retenus en pour la qualité de leur retour scientifique potentiel. Finalement, le , la mission est sélectionnée ainsi que Messenger (orbiteur devant étudier la planète Mercure). Le responsable de la mission est Michael A'Hearn, professeur à l'université du Maryland. Le coût de la mission est évalué à de dollars américains. La réalisation de la sonde et de son instrumentation scientifique est confiée à la société Ball Aerospace & Technologies située à Boulder (Colorado).
Objectif
L'objectif de est de déterminer la composition interne de la comète Tempel 1. Pour cela, un impacteur, autrement dit un projectile, est envoyé par la sonde vers la comète pour qu'il vienne la percuter, et ainsi éjecter de la matière appartenant au noyau, ce qui permet de l'étudier par spectroscopie. L'intérêt est autant d'étudier la composition des éjectas que le comportement de la comète et de sa structure au moment de l'impact.
La composition interne des comètes est mal connue. Jusqu'à présent, seules des analyses de surface sont réalisées, grâce à l'étude des particules qui sont éjectées, à la suite de l'échauffement de la comète à l'approche du Soleil. L'étude de la composition interne des comètes doit permettre de mieux comprendre la formation du Système solaire, car les comètes sont des éléments de matières agglomérés, tels qu'il y en a au temps de la formation du Système solaire.
Cette mission est aussi la première à étudier la possibilité de dévier un éventuel objet céleste susceptible de croiser la Terre. Mais ne cherche en aucun cas à modifier significativement l'orbite de . Comme l'a souligné de façon humoristique un responsable de la NASA, la collision entre l'impacteur et la comète — qui a tout de même produit un cratère de plusieurs dizaines mètres de diamètre — est la même que celle .
Dans ce contexte, les objectifs de la mission sont : améliorer notre compréhension des caractéristiques principales du noyau d'une comète et recherche sur l'intérieur d'une comète. déterminer des caractéristiques des couches extérieures d'une comète, comme la densité, la porosité, la résistance mécanique et la composition chimique. comparer les couches externes et internes d'une comète par comparaison du cratère résultant de l'impact et de la surface avant impact. améliorer notre compréhension de l'évolution du noyau d'une comète, par la comparaison entre couches internes et externes.
Description technique
pèse . est composée de deux parties : la sonde spatiale proprement dite et l'impacteur qui doit être propulsé vers la comète.
La sonde
La sonde a pour objectif de transporter l'impacteur jusqu'à sa destination et d'analyser avec ses instruments les résultats de l'impact.
La sonde pèse dont de carburant, pour une longueur de , une largeur de et une hauteur de . Elle est équipée de panneaux solaires fixes d'une surface de 2,8 × , capables de fournir une puissance de 750 watts. L'énergie est stockée dans un accumulateur NiH2 capable de fournir 16 ampères-heures. La structure de la sonde est faite de profilés d'aluminium et de panneaux d'aluminium en nids d'abeille. La capacité de calcul est fournie par deux ordinateurs redondants. Le cœur de chaque système est un processeur RAD750, une version durcie contre les radiations du PowerPC G3 de IBM, fonctionnant à . La mémoire vive (RAM) totale des systèmes est d'un gigaoctet. On attend une masse de données de en provenance de la sonde.
Les communications avec la Terre se font en bande X (à ) avec un débit descendant (de la sonde vers la Terre) de 175 kbit/s et un débit montant de 125 bit/s. La communication avec l'impacteur lorsque celui-ci se détache de son vaisseau mère se fait en bande S avec un débit montant (de la sonde à l'impacteur) de 64 kbit/s et un débit descendant de 16 kbit/s, pour une distance maximale de . La sonde est équipée d'une antenne parabolique HGA à grand gain d'un mètre de diamètre orientable et de deux antennes LGA à faible gain. Un groupe de propulseurs est disponible pour les corrections de trajectoire. Ils fournissent une poussée totale de newtons-secondes et permettent de modifier la vitesse de sur l'ensemble de la mission. Ils fonctionnent à l'hydrazine.
Instruments
La sonde emporte deux instruments scientifiques :
une caméra d'une résolution de par pixel, High Resolution Instrument (HRI). Il s'agit d'un télescope avec une ouverture de . La lumière est transmise à une caméra multispectrale et à un spectromètre infrarouge. Lorsque les premières images sont prises, on s'aperçoit que l'instrument a un défaut de fabrication qui ne lui permet pas d'obtenir la résolution désirée. Toutefois, l'utilisation d'algorithmes de traitement d'images développés initialement pour le télescope spatial Hubble permet de corriger le problème. une caméra d'une résolution de 10 mètres par pixel, Medium Resolution Instrument (MRI).
L'impacteur
L'impacteur possède un logiciel intelligent de navigation autonome. Il pèse , dont de carburant, pour de haut et de diamètre. Le seul instrument scientifique qu'il contient est une caméra ( (ITS)). Celle-ci est destinée principalement à guider Smart vers et ainsi lui permettre d'effectuer des corrections de trajectoire si nécessaire. La caméra doit également prendre des clichés de la comète durant son approche. Smart est alourdie de par des plaques de cuivre formant une sphère rapportées à la pointe de l'impacteur, pour que l'impact soit plus important. Il est composé à 49 % de cuivre et à 24 % d'aluminium, ce qui permet de minimiser la corruption du spectre du noyau, et ainsi faciliter son étude par le spectromètre de la sonde et des différents télescopes qui l'observent lors de l'impact.
Le largage de l'impacteur s'est effectué avant l'impact. Durant ce temps, la sonde est alimentée par des accumulateurs capables de fournir -heures. L'informatique embarquée et la propulsion sont analogues à ceux de l'orbiteur (mais sans système redondant, rendu inutile par la courte durée de vie de l'impacteur). La poussée est de pour une accélération de . l'impacteur contient un mini-cédérom, contenant l'enregistrement de de personnes, qui ont participé au programme de la NASA, appelé Envoyez votre nom sur une comète de à . Les organisateurs sont surpris de l'enthousiasme des gens pour ce programme.
Déroulement de la mission
Prévu le , le lancement de la sonde est retardé par la NASA pour permettre d'effectuer plus de tests sur les logiciels. Finalement, le lancement de la sonde est réalisé le , de la base de lancement de Cap Canaveral, à bord d'un lanceur . La séparation de l'impacteur se produit le à 06 h 07 TU, 1 jour avant l'impact. Le pilotage automatique de l'impacteur est activé 2 heures avant l'impact, ce qui l'amène à effectuer 3 corrections de trajectoire. C'est ainsi que l'impacteur percute la comète comme prévu, le , jour de la fête nationale des États-Unis, à . Selon les premières estimations, l'impact provoque un cratère de à de diamètre. La sonde reçoit au fur et à mesure les images de la caméra de l'impacteur, caméra qui fonctionne jusqu'au dernier moment, alors que l'on s'attend à ce qu'elle soit détruite à l'approche du flux de poussières émises par la comète. L'impacteur percute la comète à la vitesse de . La sonde, qui est alors à une distance de , filme en même temps la scène via ses deux caméras. Toutes les informations sont transmises presque en temps réel au (JPL), l'organisme responsable de la gestion de toutes les sondes spatiales de la NASA. Les télescopes spatiaux Hubble, Spitzer et Chandra observent également l'impact pour fournir un complément d'information et comparer certaines de leurs données avec celles de la sonde. Le télescope terrestre européen, le Very Large Telescope (VLT), ne peut assister à l'impact en raison de sa position par rapport à la comète, mais il participe tout de même à l'observation en étudiant les conséquences de l'impact.
L'extension de mission EPOXI
thumb|right|Animation du survol de la comète par la sonde le .
Le , la NASA annonce que la sonde effectue une sixième correction de trajectoire qui lui permet de survoler la Terre en décembre 2007 et ainsi rester à proximité des planètes intérieures du Système solaire (de Mercure à Mars), pour une éventuelle seconde mission. L'agence spatiale américaine demande à tous les scientifiques intéressés, de leur proposer des programmes d'études réalisables par la sonde. La nouvelle mission est baptisée EPOXI (). Elle consiste à observer les transits de planètes extrasolaires et à survoler une nouvelle comète.
Le survol de Hartley 2 (2010)
La comète Boethin est choisie pour un survol en , mais n'ayant pas été observée depuis 1986, sa position n'est pas connue avec précision. Michael A'Hearn, le responsable de la mission, annonce donc une nouvelle cible pour : la comète dont le survol est prévu le Magazine Ciel et Espace, numéro 482, page 24.. Le , le moteur est mis à feu modifiant la vitesse de pour permettre le survol de la Terre et pour optimiser le transit vers et son survol le NASA Spacecraft Burns For Home, Then Comet, media release 2010-185, NASA, 28 May 2010, accessed 1 June 2010. Le , la sonde survole comme prévu à une distance de et renvoie des photos de la comète : celle-ci a une forme de cacahuète avec plusieurs jets de gaz brillants s'échappant à une extrémité NASA Spaceship Captures Images of a Bizarre Comet, November 4, 2010, by Traci Watson, Contributing Editor, sur aolnews.com.
Objectif : survol de (163249) 2002 GT en 2020
Des corrections de trajectoires ont lieu en et pour envoyer la sonde vers l'astéroïde (163249) 2002 GT, qu'elle doit survoler le à une distance de . La perte de contact en , puis l’arrêt de la mission en , rendent caduc cet objectif.