Magazine Observatoire de Paris n°12 sep/oct/nov 2009
Magazine Observatoire de Paris n°12 sep/oct/nov 2009
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°12 de sep/oct/nov 2009

  • Périodicité : trimestriel

  • Editeur : Observatoire de Paris

  • Format : (211 x 298) mm

  • Nombre de pages : 24

  • Taille du fichier PDF : 3,8 Mo

  • Dans ce numéro : exposition évènement... Cosmos, un cheminement jusqu'aux confins de l'Univers.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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Vue d’artiste : la sonde Marco Polo à l’approche de son astéroïde cible./Artist view : the Marco Polo spacecraft approaching its target asteroid. ESA contactC : antonella baruccI Astronome LESIA +33 (0)1 45 07 77 75 antonella.barucci@obspm.fr Image d’artiste du satellite parent conçu par l’agence spatiale japonaise JAXA et de la sonde conçue par l’agence spatiale européenne ESA permettant le retour d’échantillons./Conceptual design of the JAXA mother spacecraft and the ESA lander observing the sampling operations. ESA Un exemple d’astéroïde qui pourrait être étudié par Marco Polo : 951 Gaspra vu à 5 300 kilomètres de distance par la sonde Galileo./The 951 Gaspra asteroid as seen by the Galileo spacecraft from a distance of 5,300 kilometres. Nasa/JPL 12 – MAGAZINE DE L’OBSERVATOIRE N°12/SEpTEMBRE 2009 lesIa/recherche MARCO pOLO : RAppORTER SuR TERRE DES éChANTILLONS D’ASTéROïDES MARCO pOLO : BRINGING ASTEROID SAMpLES BACk TO EARTh reliques des temps lointains de la formation des planètes, les astéroïdes pourraient fournir de précieuses informations sur les débuts du système solaire. ramener pour la première fois sur terre quelques échantillons de ces témoins primitifs, tel est l’objectif de la mission marco polo proposée à l’agence spatiale européenne - esa par une chercheuse du laboratoire d’études spatiales et d’Instrumentation en astrophysique - lesIa. Relics from the distant past of planet formation, asteroids could provide precious information about the origins of the Solar System. Bringing samples of those primitive objects back to Earth for the first time is the purpose of the Marco polo mission, which has been proposed to the European Space Agency (ESA) by a researcher from the Laboratory for Space Studies and Astrophysics Instrumentation (LESIA). l’étude des astéroïdes renseigne sur les conditions initiales qui ont prévalu à la naissance du système solaire et nous donnent des informations sur le mélange chimique à partir duquel les planètes se sont formées, il y a 4,6 milliards d’années. de nombreuses techniques (photométrie, polarimétrie, spectrographie, radiométrie infrarouge, échos radar…) sont mises en œuvre mais seuls les instruments des laboratoires terrestres permettront de mener à bien des analyses minéralogiques détaillées, de déterminer la composition élémentaire (l’abondance des atomes) et isotopique (carbone et oxygène par exemple) de ces corps. la plupart des astéroïdes sont regroupés entre les orbites de mars et de Jupiter, à 478,72 millions de km de distance du soleil, un peu trop loin en somme pour espérer s’en approcher un jour. certains décrivent des orbites très allongées et s’écartant notablement de la ceinture principale. ces objets peuvent alors s’approcher très près de la terre ; on les baptise géocroiseurs ou neo (near earth objects). une opportunité saisie par l’astronome antonella barucci du lesia qui a monté le projet marco Polo, mission de retour d’échantillons d’un astéroïde géocroiseur primitif. cette mission a été sélectionnée dans le cadre du programme « cosmic Vision » de l’esa. une série complémentaire d’études de faisabilité va donc pouvoir être menée en collaboration avec l’agence spatiale japonaise JaXa. quelques grammes de rêve concrètement, marco Polo se composera d’un satellite parent qui transportera des équipements de récupération d’échantillons, une capsule qui les ramènera et divers instruments scientifiques. dans un premier temps, la sonde en orbite caractérisera l’astéroïde à plusieurs échelles. la sonde se posera ensuite à la surface de l’astéroïde pour faire des analyses in situ et prélever un échantillon, qui sera placé dans une capsule et renvoyé vers la terre. À ce jour, plusieurs cibles ont été envisagées, avec un même critère : des corps primitifs, sombres, riches en carbone. si marco Polo est bien retenue par l’esa lors de la sélection finale des projets en 2012, le décollage pourrait avoir lieu en 2018, avec une arrivée à destination en décembre 2020, et un retour d’échantillons sur terre en… 2023 ! alors un des rêves partagés par les scientifiques du monde entier se réalisera : travailler sur du matériel extraterrestre primitif. Plus d’info/Further information : http://sci.esa.int/marcopolo the study of asteroids can shed information on the conditions prevailing at the birth of the solar system, such as the composition of the chemical mixture from which planets formedsome 4.6 billion years ago. a number of techniques (photometry, polarimetry, spectrography, infrared radiometry, echo radars, and so forth) are used, but only ground laboratory facilities have instruments capable of performing detailed mineralogical analysis and determining the element composition (abundance of atoms) and isotopic composition (carbon and oxygen, for instance) of these objects. most asteroids are found between the orbits of mars and Jupiter, at a distance of 478.72 million kilometres from the sun, a bit too far to ever hope to reach them. some of these asteroids have very elongated orbits and move significantly away from the main belt. Known as earthcrossers or near-earth objects (neo), they may pass very close to the earth. the astronomer antonella barucci, from lesia, seized on this opportunity and setup the marco Polo project, a mission to return a sample from a primitive near-earth object that has been selected as part of esa’s « cosmic Vision » Program. a series of feasibility studies will be carried out in collaboration with the Japanese space agency JaXa. a few grams of dreams in concrete terms, the mission willassume a mother spacecraft carrying the sample collection mechanism, a return capsule, and various scientific instruments. the orbiting spacecraft will first characterize the asteroid at various scales. it will then land on the surface of the asteroid to performa series of on-site tests and collect a sample, which will be transferred into the return capsule for the trip back to earth. at present, several targets are being considered that meet the desired criteria : primitive, dark, carbonrich objects. if marco Polo is selected by esa at the final project selection in 2012, the launch could take place in 2018. the spacecraft would then arrive at the asteroid in december 2020, and the return of the samples to earth would take place in… 2023 ! then, a dream shared by astronomers around the world will come true : to work on primitive extraterrestrial material. Plusieurs instruments français sont proposés en réponse à l’appel d’offre préliminaire de l’ESA. Le LESIA sera impliqué au niveau instrumental par la fourniture d’un spectro-imageur visible et infrarouge proche sur l’orbiteur. Baptisé MaPIS (Marco Polo Imaging Spectrometer), cet instrument, permettra, dans la lignée des études de recherche et développement menées au LESIA depuis plusieurs années, de cartographier la distribution des minéraux et de la matière organique à la surface de l’objet. Several French instruments are offered in response to ESA’s preliminary call for tenders. LESIA will provide a visible and near infrared spectro-imager for the orbiter : MaPIS (Marco Polo Imaging Spectrometer). In the tradition of the research and development studies conducted at LESIA in the last several years, this instrument willallow the mapping of the distribution of minerals and organic matter on the surface of the object.
recherche/Imcce MAGAZINE DE L’OBSERVATOIRE N°12/SEpTEMBRE 2009 – 13 LA pRISE D’OTAGE DES TROYENS ThE CApTuRE Of ThE TROJANS la plupart des astéroïdes sont situés entre mars et Jupiter et ils y constituent une sorte de grande ceinture. Ils ne sont pourtant pas les seuls petits corps dans le système solaire. ainsi, des chercheurs de l’Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides - Imcce s’intéressent de très près à une autre catégorie d’astéroïdes bloqués sur l’orbite de Jupiter et baptisés troyens. ces objets pourraient en effet nous apporter des informations inédites sur la genèse du système solaire. Most asteroids are found between the orbits of Mars and Jupiter, in an area known as the « asteroid belt ». But they are not the only small objects in the Solar System. Researchers at the Institute for Celestial Mechanics and Computation of Ephemerides (IMCCE) are looking closely at another category of asteroids locked into the orbit of Jupiter and called Trojan. They could provide new information about the birth of the Solar System. en 1906, max wolf découvre un corps céleste « piégé » sur l’orbite de Jupiter. il le baptise achille, en référence au héros de la guerre de troie. Par extension, le nom de troyens a été donné à tous les objets du système solaire piégés sur les points d’équilibre dits « de lagrange » où la gravité du soleil et de Jupiter semblent s’annuler. ce sont des astéroïdes dont l’origine pourrait être le fruit d’une dynamique céleste complexe qui intéresse particulièrement des chercheurs de l’équipe astronomie et systèmes dynamiques - asd de l’imcce. Indices sur la formation du système solaire quelle est la nature de ces astéroïdes ? comment expliquer la création de ces essaims à certains endroits du système solaire ? depuis newton, les mathématiciens le savent bien, si on sait modéliser les effets gravitationnels entre deux corps, le problème à n corps est beaucoup plus complexe. Prenons un système dit à trois corps restreint : deux corps massifs (par exemple le soleil et Jupiter) et un troisième petit corps (un astéroïde troyen). dans ce système, il existe cinq points d’équilibre appelés « points de lagrange ». les deux derniers points, notés l4 et l5, peuvent être stables à long terme, c’est-à-dire sur des milliards d’années, et c’est ce qui maintient les astéroïdes dans cette région. mais les modèles sont une chose. dans la réalité, il y a plus de trois corps dans le système solaire. en introduisant des paramètres supplémentaires dans leurs modèles théoriques, des astronomes de l’équipe asd ont réussi à relier les phénomènes de stabilité ou d’instabilité du voisinage des points de lagrange à des phénomènes de résonances. celles-ci sont directement liées à la géométrie du système solaire, et donc ont pu évoluer avec elle, sous l’effet de la migration des planètes géantes. il est dès lors possible d’esquisser le scénario selon lequel, aux époques primordiales, les objets, supposés beaucoup plus nombreux qu’aujourd’hui, ont pu être « capturés » lors d’une phase temporaire d’instabilité, dans la zone aujourd’hui stable des essaims de troyens de Jupiter. en s’intéressant désormais à l’existence de troyens autour des planètes géantes, c’est à une véritable enquête sur l’histoire de la migration planétaire que les chercheurs se livrent. les réponses pourraient bien éclairer d’un jour nouveau l’épopée de la formation du système solaire. in 1906, max wolf discovered a celestial object « trapped » in the orbit of Jupiter. he namedit achilles, after the hero of the trojan war. by extension, the name « trojan » was given to all objects in the solar system trapped at the so-called « lagrange points », where the gravitational pull of the sun and Jupiter cancel each other out. imcce researchers on the astronomy and dynamical systems team (asd) are particularly interested in those asteroids whose origin may be the result of a complex celestial dynamics. clues on the formation of the solar system what is the nature of these asteroids ? how to explain the creation of such swarms at certain places in the solar system ? ever since newton, mathematicians know how to model the gravitational force between two objects, but the so-called n-body problem is much more complex. as an example, consider a so-called restricted threebody system : two massive objects (the sun and Jupiter, say) and a much smaller one (a trojan asteroid). in such a system there are five equilibrium points, the « lagrange points ». two of these, l4 and l5, may be stable in the long run,i.e. after billions of years, and that is what keeps the asteroids in that region. but models are not perfect, for there are more than three bodies in the solar system. by introducing additional parameters into their theoretical models, the asd astronomers managed to link stability or instability phenomena in the vicinity of the lagrange points to resonance phenomena. the latter are directly related to the geometry of the solar system, and could therefore have evolved along with it due to the migration of the large planets. one can imagine a scenario in which, in primordial times, the objects, probably much more numerous than today, could have been « trapped » during a temporary instability phase, in the nowadays stable area where the Jupiter trojans are located. by studying the existence of trojans in the vicinity of large planets, the asd team expect to obtain information about the history of planetary migration that could well shed new light on the formation of the solar system. Joseph-louIs laGranGe - Gravure de Luigi Rados d’après un dessin de Roberto Forosi (Milan, 1813)/Joseph- Louis Lagrange. Engraving by Luigi Rados from a drawing by Roberto Forosi (Milan, 1813). Bibliothèque de l’Observatoire de Paris posItIon des astéroïdes troyens connus en 2008 et des points de Lagrange L4 et L5 du système Soleil/Jupiter. Ces points sont situés au sommet du triangle équilatéral qu’ils forment avec le Soleil et Jupiter./Position of the known (as of 2008) Trojan asteroids and location of the Lagrange points L4 and L5 of the Sun/Jupiter system. These points are located at the vertex of the equilateral triangle they formwith the Sun and Jupiter. Philippe Robutel, IMCCE - Observatoire de Paris contactC : philippe robutel Astronome IMCCE philippe.robutel@imcce.fr + 33 (0)1 40 51 21 11



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