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Uranus et Neptune, les “oubliées” du Système solaire

Crédits : NASA / JPL-Caltech

Plusieurs chercheurs militent pour l’envoi d’une mission vers Uranus et Neptune. Un tel projet pourrait nous révéler un trésor d’informations sur les deux géantes de glace, mais également permettre aux astronomes de scruter beaucoup plus profondément dans l’univers.

Pauvres Uranus et Neptune ! Les seuls portraits que nous ayons de ces mondes extérieurs nous viennent de la sonde Voyager 2, de passage dans le coin à la fin des années 80. Depuis, nous avons envoyé des sondes vers Mercure, des missions vers Jupiter et Saturne, collecté des échantillons d’astéroïdes et de comètes, et lancé plusieurs véhicules sur Mars. Uranus et Neptune, de leur côté, n’ont été scrutées que par des instruments au sol ou, de manière plus occasionnelle, par le télescope Hubble.

Jupiter à la rescousse

Il faut dire que ces deux “géantes de glace”, isolées dans les franges extérieures de notre quartier céleste, ne rendent pas la tâche facile. Uranus est à plus de 2,7 milliards de km de la Terre, tandis que Neptune ne s’approche pas à moins de 4,3 milliards de km.

Toutefois, une opportunité de lancement se présente bientôt; fenêtre au cours de laquelle Jupiter se proposera d’offrir une assistance gravitationnelle. En s’appuyant sur la patronne du Système solaire, nous pourrions ainsi livrer des charges utiles en gagnant du temps.

Si nous devions lancer une mission au début des années 2030 sur une fusée suffisamment puissante, comme le Space Launch System de la NASA, une mission pourrait atteindre Jupiter en un peu moins de deux ans. À partir de là, un vaisseau spatial pourrait se séparer en deux composants, l’un se dirigeant vers Uranus (l’atteignant en 2042) et l’autre pour Neptune (atteignant l’orbite quelques années plus tard).

Une fois en place, ces deux orbiteurs pourraient ensuite évoluer pendant plus d’une décennie, tout comme Cassini autour de Saturne.

Au cours de leur croisière, ces mêmes sondes spatiales pourraient nous révéler un trésor d’informations sur ces deux oubliées de notre système, mais pas que. D’après un nouvel article, ils pourraient également permettre aux chercheurs de se concentrer sur la science des ondes gravitationnelles déclenchées par certains des événements les plus violents de l’univers.

Uranus Voyager 2
Uranus, 3e planète du Système solaire par la taille et la 4e par la masse, vue par la sonde Voyager 2 en 1986. Source : Wikipedia

À mission exceptionnelle, précision exceptionnelle

Sur Terre, les physiciens réfléchissent des faisceaux laser le long de pistes de plusieurs kilomètres pour mesurer le passage des ondes gravitationnelles.

Lorsqu’elles traversent la Terre, ces ondes (des ondulations dans le tissu de l’espace-temps) déforment les objets, les compressant et les étirant en séries alternées. À l’intérieur de nos détecteurs, elles modifient alors subtilement la distance entre les miroirs, affectant le trajet de la lumière. Ces différences généralement inférieures à la largeur d’un atome trahissent alors le passage d’ondes gravitationnelles.

Dans le cadre d’une telle mission, l’effet serait similaire. Si des ondes gravitationnelles venaient à traverser le Système solaire, elles modifieraient la distance du vaisseau par rapport à la Terre de manière régulière (un coup plus proche, puis plus loin, puis plus proche à nouveau, etc.).

Pour détecter ces infimes variations, les techniciens au sol devraient alors constamment communiquer avec les vaisseaux. Et inversement, chaque machine devrait constamment émettre des informations vers notre planète.

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Une photo de Neptune prise le 25 août 1989 par voyager 2. Crédits : NASA / JPL-Caltech

Techniquement, nous aurions alors besoin de mesurer la fréquence des communications radio avec une précision incroyablement élevée. Selon de récentes recherches, nous devrions même être cent fois plus précis que lors de la mission Cassini autour de Saturne. Si une telle mission devait voir le jour dans une décennie, nous pourrions alors consacrer ces quelques années au développement de la technologie nécessaire.

En cas de succès, alors la longueur extrême du “bras” de ce détecteur d’ondes gravitationnelles (littéralement des milliards de fois plus long que nos détecteurs actuels) serait sensible à une classe d’événements entièrement différents de ce que nous pouvons observer aujourd’hui, tels que des fusions de trous noirs avec des différences de masse extrêmes.