Planetary Science Decadal Survey

Trois thèmes transverses sont identifiés auxquels sont associés plusieurs questions scientifiques clés[1] :

• Comprendre les débuts du Système solaire :
  • Quels sont les premières étapes, les conditions et les processus à l'œuvre lors de la formation et de l'évolution du Système solaire et quelle est la nature de la matière interstellaire incorporée ?
  • Comment les planètes géantes et leurs satellites se sont-ils agrégés ; existe-t-il des preuves que ces planètes ont modifié leur position orbitale ?
  • Quels sont les mécanismes qui ont joué dans les processus d'accrétion, d'apport en eau, les processus chimiques et la différenciation des planètes internes et l'évolution de leurs atmosphères ?
  • Quel rôle a joué le bombardement par des corps célestes de grande taille ?
• Rechercher les conditions d'apparition du vivant :
  • Quelles sont les premières sources de matière organique ; où se perpétue aujourd'hui la synthèse organique ?
  • Les planètes Mars et Vénus ont elles connu autrefois des environnements aqueux propices à la vie ? Existe-t-il des preuves que la vie est apparue sur ces planètes ?
  • Existe-t-il aujourd'hui des habitats dans le Système solaire qui réunissent les conditions nécessaires - matière organique, eau, énergie, substance nutritive - pour que la vie se maintienne ; existe-t-il actuellement des organismes vivants ?
• Déterminer les processus à l'œuvre dans l'évolution planétaire :
  • Dans quelle mesure les planètes géantes peuvent-elles servir de laboratoire pour comprendre la Terre, le Système solaire et les systèmes planétaires externes ?
  • Quels sont les corps célestes qui mettent en danger la Terre et quels mécaniques protègent la biosphère terrestre ?
  • Est-ce que la compréhension des rôles de la physique, chimie, géologie et de la dynamique à l'œuvre dans l'évolution des atmosphères planétaires et des climats peut permettre une meilleure compréhension du changement climatique de la Terre ?
  • Comment la multitude de processus chimiques et physiques qui ont contribué à la formation du Système solaire ont-ils opéré, interagi et évolué dans le temps ?

L'astromobile MAX-C reste le projet prioritaire du programme Flagship mais son coût devra être revu à la baisse.

Venus In Situ Explorer est une des cinq missions susceptibles d'être retenues à la prochaine sélection du programme New Frontiers.

Sur la base des priorités scientifiques identifiées, 25 missions potentielles font l'objet d'une étude de conception et d'une évaluation de coût par des équipes du JPL, du centre de vol spatial Goddard et par le centre de recherche APL. Les principales recommandations du rapport sont les suivantes[1] :

• Consacrer 6 à 8 % du budget de l'exploration planétaire à la mise au point de nouvelles techniques.

• Maintenir le rythme de lancement des missions du programme Discovery tous les 24 mois et faire passer le plafond budgétaire alloué à chaque mission à 500 millions de dollars américains pour 2015. Le rapport n'émet pas de recommandations en ce qui concerne le contenu de missions.

• La mission ExoMars Trace Gas Orbiter doit être poursuivie dans la mesure où l'Agence spatiale européenne maintient sa participation.

• Lancer deux missions du programme New Frontiers (missions 4 et 5) au cours de la décennie à venir et faire passer le plafond budgétaire alloué à chaque mission à 1 milliard de dollars américains pour 2015.
• La mission 4 devra être sélectionnée parmi les propositions suivantes sans priorité particulière :
  • OSIRIS-REx (lancé le 8 septembre 2016).
  • MoonRise (abandonné en janvier 2010).
  • Saturn Probe (abandonné).
  • Trojan Tour and Rendezvous (abandonné).
  • Venus In Situ Explorer (abandonné).
• La mission 5 devra être sélectionnée parmi les propositions suivantes sans priorité particulière :
  • Les missions non sélectionnées à l'étape précédente.
  • Io Observer.
  • Lunar Geophysical Network.

Les missions du programme Flagship sont par priorité décroissante :

• Mars Astrobiology Explorer-Cacher (MAX-C). Les progrès dans l'étude de la planète Mars sont désormais conditionnés par une mission de retour sur Terre d'échantillons du sol martien. MAX-C est la première des trois missions qui doivent être menées pour aboutir à ce résultat. Le coût de cette mission est aujourd'hui évalué à 3,5 milliards de dollars américains : il doit être réduit à 2,5 milliards de dollars américains tout en maintenant le partenariat avec l'Agence spatiale européenne. Si le coût de cette mission ne peut être ramenée à ce montant, la mission Flagship suivante dans l'ordre des priorités doit être privilégiée.
• Jupiter Europa Orbiter. L'océan qui se trouve sans doute sous la surface de la lune Europe est l'endroit le plus propice dans le Système solaire pour la découverte d'une environnement habitable. Le coût de cette mission évaluée à 4,7 milliards de dollars américains doit être réduit car il représente une part trop importante du budget de la NASA affecté à la recherche planétaire.
• Uranus Orbiter and Probe (2,7 milliards de dollars américains). Uranus est une planète géante gazeuse dont l'exploration peut conduire à des découvertes aussi importantes que celles de Cassini dans le système de Saturne et Galileo dans le système jovien. L'exploration d'Uranus est préférée à celle de Neptune pour des raisons pratiques de coût et de faisabilité. La mission comprendrait un orbiteur et une sonde atmosphérique.
• Enceladus Orbiter (2,4 milliards de dollars américains).
• Venus Climate Mission (1,9 milliard de dollars américains).

• Les coûts de lancement ont tendance à représenter une part croissante du budget des missions interplanétaire. Le rapport recommande de tenter de réduire ces coûts par des lancements doubles, en effectuant des commandes groupées de lanceurs au sein de l'agence ou inter-agences (notamment avec le DoD), en utilisant les nouvelles technologies pour réduire la masse des sondes spatiales et donc la taille des lanceurs utilisés.

• Les quantités restantes de plutonium 238, utilisé pour alimenter en énergie les sondes spatiales, diminuent de manière alarmante. Sans plutonium 238, les missions vers les planètes externes sont impossibles. Il faut développer la technique du générateur Stirling à radioisotope qui permet de consommer moins de plutonium.

• Il est nécessaire de s'assurer que les futures missions spatiales habitées prennent en compte les priorités scientifiques.

• La construction du Large Synoptic Survey Telescope par la Fondation nationale pour la science (National Science Foundation), un observatoire terrestre américain doté d'un très large champ optique, dont le financement et le calendrier sont aujourd'hui incertains, est jugée de grande importante en regard des objectifs définis par le rapport en particulier pour l'étude de l'origine, l'évolution et la dynamique des corps primitifs du Système solaire.

• (en) Committee on the Planetary Science Decadal Survey - Space Studies Board - Division on Engineering and Physical Sciences, Vision and Voyages for Planetary Science in the Decade 2013-2022, National Academy of Sciences, 2011, 398 p. (ISBN 978-0-309-22464-2, lire en ligne)
  Rapport décennal pour la période 2013-2022
• (en) Solar System Exploration Survey - Space Studies Board - National Research Council, New Frontiers in The Solar System : An Integrated Exploration Strategy, National Academy of Sciences, 2011, 64 p. (lire en ligne)
  Rapport décennal de 2002

• Programme Discovery, programme Flagship, programme New Frontiers, programmes de la NASA dont les missions doivent reprendre un des objectifs identifiés dans le rapport.

• (en) Page du site préparant le rapport décennal 2023-2032.
• (en) Ensemble des documents du rapport décennal 2013-2023.

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