Méthodes en planétologie

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La planétologie, un (très) peu d'histoire de cette science

La planétologie s'est initiée très tôt dans l'histoire des sciences, dès lors que l'Être humain a compris que dans le ciel observable, existaient d'une part un nombre important d'étoiles, astres fixes les uns par rapport aux autres, et d'une part un petit nombre d'astres errants, qu'il a appelé les planètes. Pour des compléments sur la proto-histoire de l'astronomie, voir…

Nous nous placerons ici dans le cadre copernicien de l'étoile Soleil, entourée d'un cortège planétaire (quatre planètes telluriques et quatre géantes gazeuses et leurs satellites) et infraplanétaire (planètes naines et astéroïdes au sens classique), cortège grosso modo coplanaire, plus une ceinture et une enveloppe, essentiellement cométaires.

Bien qu'en sciences de la Nature, il soit impossible, sinon toujours délicat, de détacher les méthodes d'investigation des objets étudiés, dans cette leçon, nous nous concentrerons sur l'aspect plus technique que scientifique de l'observation et des mesurages auxquels on les soumet.

Plan général

Dans cette leçon, deux sous-ensembles de techniques peuvent être présentées :

celles qui utilisent des moyens d'observation depuis la Terre ou depuis son orbite proche, c'est une des champs de l'astronomie observationnelle ;
et celles qui bénéficient de vaisseaux spatiaux, on est dans le cadre d'application de l'astronautique d'exploration, vaisseaux équipés d'une instrumentation de mesure et/ou d'observation, avec typiquement trois types de trajectoires :
- des passages en survol, relativement brefs. On utilise volontiers le terme de sonde spatiale, comme dans le cas da mission NASA w:New Horizons survolant le binaire de planètes naines Pluton et Charon ;
- une mise en orbite autour d'une planète, ou au sein de son système satellital (comme pour la mission Galileo). Le terme d'orbiteur est alors fréquemment utilisé ;
- le dernier type ressemble fort à une mise en orbite, puisque la sonde va rester un temps comparativement long autour de l'objet ciblé. Toutefois, si celui-ci est trop petit pour que son attraction gravitationnelle permette une capture, il s'agit alors un vol spatial d'accompagnement. La conséquence sur le plan astronautique est l'obligation de manœuvres fréquentes voire continues de conduite du vaisseau. Parmi les exemples, ce fut le cas remarquable de Rosetta autour de la comète CG/67P, puis les missions d'échantillonnage par contact, Hayabusa autour d'Itokawa et plus récemment Hayabusa 2 autour de Ryugu et OSIRIS-REx autour de Benou.

Notons qu'un troisième qualificatif existe pour les vaisseaux spatiaux d'exploration, celui d'atterrisseur, mais là, on entre dans la cadre d'observations et mesures au contact du terrain, ce qui est le domaine propre de l'exogéologie.

Observations astronomiques depuis la Terre (ou depuis des télescopes spatiaux en orbite terrestre)

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Les télescopes…

Suivi de la trajectoire et calculs astronomiques : déterminations des paramètrs orbitaux et de la masse de ces corps…

Mesure de la taille des planètes, détermination de leur densité moyenne…

Mesure de la rotation apparente, détermination des moments d'inertie ; une première idée de la structure interne.

Observation de l'atmosphère (occultation d'étoiles ; spectroscopies dans le visible, l'infrarouge et l'ultraviolet) (quid du domaine des micro-ondes et du millimétrique ?)

Sondages radar (Vénus).

Détection de petits corps de type géocroiseurs (protection planétaire, détection et surveillance des NEOs et autres PHAs)

Courbes de lumière, évolution de la réflectivité radar, cartographie d'albédo.

Survols planétaires et astéroïdaux

TBD

Orbitage de corps planétaires

TBD

Observations et instrumentation spatiale

Importance des développements en instrumentation spatiale embarquée.