Deux jeunes chercheurs ont récemment produit les calculs permettant à une sonde de se placer en orbite autour de Neptune en utilisant l’atmosphère de sa lune principale, Triton.
Qu’est-ce que l’aérofreinage ?
L’aérofreinage est une technique d’assistance à la navigation spatiale visant à utiliser l’atmosphère d’une planète, d’une lune ou d’un autre corps céleste pour ralentir un engin spatial.
Le processus commence par l’entrée contrôlée de la sonde concernée dans l’atmosphère. Cette entrée doit être soigneusement calculée pour qu’elle pénètre dans l’atmosphère à la bonne vitesse et avec l’angle approprié. Une fois à l’intérieur, elle rencontre une résistance atmosphérique qui permet de le ralentir en convertissant une partie de son énergie cinétique en chaleur. Naturellement, la perte de vitesse dépend de la densité de l’atmosphère et de la durée pendant laquelle l’engin reste à l’intérieur.
L’objectif de cette manœuvre est donc de ralentir suffisamment pour être capturé par l’attraction gravitationnelle de la planète ou de la lune. Elle permet aussi d’économiser du carburant, car le véhicule spatial n’a pas besoin d’effectuer des manœuvres de propulsion coûteuses pour ralentir. Cela réduit donc sa masse qui peut alors embarquer davantage de charges utiles.
Plusieurs missions bien connues ont utilisé cette technique, dont le Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) dans le but de réduire sa vitesse dans l’atmosphère de la planète rouge. La sonde Galileo, qui a étudié Jupiter et ses lunes dans les années 1990, et la mission Cassini-Huygens, qui a étudié le système de Saturne, ont également usé de l’aérofreinage pour ajuster leur orbite.
Naturellement, la dynamique orbitale associée à une telle manœuvre est particulièrement complexe. C’est pourquoi elle nécessite des calculs précis. Récemment, Jakob Brisby et Jame Lyne, étudiants à l’Université du Tennessee à Knoxville, ont produit ces calculs pour l’une des planètes les moins visitées du système solaire : Neptune.
S’appuyer sur Triton
Inspirés par des travaux utilisant l’atmosphère de Titan pour aérofreiner un vaisseau spatial dans le système de Saturne dans les années 90, les chercheurs ont choisi sa plus grande lune, Triton, comme cible pour une assistance au freinage aérodynamique.
Pour rappel, Triton a une atmosphère, à l’instar de Titan (bien que 25% aussi dense seulement). Par ailleurs, cette lune présente un net avantage en termes d’utilité pour l’aérofreinage : elle est en orbite rétrograde autour de Neptune. Cette caractéristique pourrait alors permettre de perdre en vitesse plus rapidement et donc d’économiser encore plus de carburant.
Ce nouvel article est axé sur l’utilisation d’une technologie d’aérofreinage spécifique éprouvée en vol il y a quelques mois connue sous le nom de LOFTID (Low-Earth Orbit Flight Test of an Gonflable Decelerator). Les mathématiques décrites sont assez complexes, mais en résumé, elles suggèrent qu’il serait effectivement possible d’utiliser l’atmosphère relativement clairsemée de Triton dans le but de ralentir une mission au point de permettre une insertion en orbite autour de Neptune.
Rappelons cependant que, pour l’heure, ce ne sont que des mathématiques. Le document ne fait état d’aucune mission spécifique pour laquelle cette idée serait utile. D’ailleurs, aucune mission confirmée en direction de Neptune n’est prévue pour le moment.
