Deep Impact tire sa balle sur la comète Tempel 1
La mission principale de Deep Impact de la NASA était de sonder sous la surface d’une comète. Le vaisseau spatial a livré un impacteur spécial sur la trajectoire de Tempel 1 pour révéler des matériaux jamais vus auparavant et fournir des indices sur la composition interne et la structure d’une comète.
Deep Impact a passé près de neuf ans dans l’espace.
La mission comprenait un impact sans précédent le 4 juillet et le survol ultérieur d’une comète, un survol supplémentaire d’une comète et le retour d’environ 500 000 images d’objets célestes.
La mission Deep Impact de la NASA s’est terminée en septembre 2013.
Premières 
Deep Impact est le chasseur de comètes dans l’espace lointain le plus voyagé de l’histoire
Déterminé que la couche de surface d’une comète est très poreuse
A découvert que les comètes hyperactives sont entraînées par le dioxyde de carbone
Dates clés
12 janvier 2005 : Lancement
1er juillet 2005 : Rendez-vous de la comète P/Tempel 1
4 juillet 2005 : Impact cométaire
Août 2005 : Fin de la mission primaire
4 novembre 2010 : Survol de la comète 103P/Hartley 2
11 août-août. 14 février 2013 : Communications perdues
20 septembre 2013 : la NASA met fin à ses efforts pour contacter les engins spatiaux
En profondeur : Deep Impact (EPOXI)
Contrairement aux précédentes missions de survol cométaire, telles que Vega, Giotto et Stardust, le vaisseau spatial Deep Impact, la huitième mission du programme Discovery de la NASA, était destiné à étudier la composition intérieure d’une comète en déployant une sonde d’impact qui entrerait en collision avec sa cible. Le vaisseau spatial était composé de deux parties : le vaisseau spatial de survol principal et un impacteur. Le vaisseau spatial de survol pesait 1 325 livres (601 kilogrammes), était alimenté à l’énergie solaire et transportait deux instruments principaux. L’instrument à haute résolution (HRI), la principale caméra scientifique de Deep Impact, était l’un des plus grands instruments spatiaux jamais construits pour la science planétaire. Il combinait une caméra CCD multispectrale à lumière visible (avec une roue à filtres) et un spectromètre d’imagerie infrarouge appelé module d’imagerie spectrale (SIM). 
L’instrument à moyenne résolution (IRM) était la sauvegarde fonctionnelle du HRI et, comme le HRI, il servait d’aide à la navigation pour Deep Impact. L’impacteur pesait 820 livres (372 kilogrammes) et transportait le capteur de ciblage de l’impacteur (ITS), presque identique à l’IRM, mais sans la roue à filtres, qui était conçue pour mesurer la trajectoire de l’impacteur et pour imager la comète de près avant l’impact. L’une des charges utiles les plus inhabituelles à bord était un disque compact avec les noms de 625 000 personnes collectés dans le cadre d’une campagne « Envoyez votre nom à une comète !»
Après le lancement, Deep Impact a été placé en orbite terrestre basse, puis sur une orbite elliptique (environ 100 x 2 600 miles ou 163 × 4 170 kilomètres), et après un troisième étage brûlé, le vaisseau spatial et son étage supérieur PAM-D sont partis sur une évasion terrestre trajectoire. Il y a eu quelques premiers moments d’anxiété lorsqu’il a été découvert que le vaisseau spatial était automatiquement entré en mode sans échec peu de temps après être entré en orbite héliocentrique. Le 13 janvier 2005, Deep Impact était revenu en mode opérationnel complet à la suite d’un programme visant à culbuter le véhicule à l’aide de ses propulseurs. 
Quelques minutes après l’impact, la sonde de survol a dépassé le noyau à une distance d’environ 310 miles (500 kilomètres) et a pris des images du cratère (bien qu’il ait été obscurci par le nuage de poussière), du panache d’éjecta et du noyau entier. Des observations simultanées de l’impact ont été coordonnées avec des observatoires au sol ainsi que des observatoires spatiaux, y compris l’European Rosetta (qui était à environ 50 millions de miles ou 80 millions de kilomètres de la comète), Hubble, Spitzer, le télescope à rayons X Swift, et XMM-Newton. L’impacteur a également pris des images jusqu’à 3 secondes avant l’impact qui ont été transmises via le véhicule de survol vers la Terre. Les contrôleurs ont enregistré environ 4 500 images des trois caméras au cours des jours suivants. Sur la base des résultats des enquêtes de Deep Impact, les scientifiques ont conclu que la comète Tempel 1 était probablement originaire du nuage d’Oort. 
Les données ont également montré que la comète était à environ 75% d’espace vide. Bien que la mission principale de Deep Impact soit terminée, car le véhicule de survol avait encore beaucoup de propulseur, le 3 juillet 2007, la NASA a approuvé une nouvelle mission supplémentaire pour Deep Impact, connue sous le nom d’EPOXI. Le nom est dérivé de la combinaison des deux composantes de ce vol prolongé : Extrasolar Planet Observations (EPOCh) et Deep Impact Extended Investigation (DIXI).
Cette soi-disant «mission d’opportunité» était à l’origine centrée sur la comète 85P/Boethin. Le 21 juillet 2005, Deep Impact a été mis sur une trajectoire pour effectuer un survol de la Terre en prévision de l’interception de Boethin. Malheureusement, les scientifiques ont perdu la trace de la comète Boethin, peut-être parce que la comète s’était brisée. Deep Impact a été redirigé vers la comète 103P/Hartley (ou Hartley 2), en commençant par une brûlure de moteur le 1er novembre 2007. Le nouveau plan d’EPOXI a défini Deep Impact sur trois survols terrestres consécutifs, répartis sur deux ans (décembre 2007, décembre 2008, et juin 2010) avant le trek final pour rencontrer la comète Hartley 2. Ces survols ont essentiellement « volé de l’énergie » au vaisseau spatial, laissant ainsi tomber Deep Impact sur une orbite plus petite autour du Soleil. 
Certaines des images étaient si claires que les scientifiques ont pu identifier des jets de poussière avec des caractéristiques particulières sur le noyau de la comète. Les données ont montré que les deux lobes de Hartley 2 étaient de composition différente. Une fois passée cette deuxième rencontre cométaire, Deep Impact avait peu de propulseur pour d’autres investigations cométaires, mais il y avait une possibilité que le vaisseau spatial, s’il était toujours en état de marche, puisse être utilisé pour un survol de l’astéroïde proche de la Terre 2002 GT en 2020. Dans cet objectif, des propulseurs ont été tirés en décembre 2011 et octobre 2012 à des fins de ciblage. En attendant, le vaisseau spatial a été utilisé pour l’étude à distance de comètes lointaines telles que C/200P1 (Garradd) début 2012 et C/2012 S1 (ISON) début 2013. La communication avec Deep Impact a été perdue entre le 11 août et le 14 août 2013, et après des efforts considérables pour contacter le vaisseau spatial, la NASA a annoncé le 20 septembre 2013 qu’elle avait officiellement abandonné ses efforts pour contacter Deep Impact.
Deep Impact / EPOXI (Discovery 7)
Les objectifs de la mission Deep Impact sont de rejoindre la comète P/Tempel 1 et de lancer un projectile dans le noyau de la comète. Des observations seront ensuite faites sur les éjectas, dont une grande partie représentera le matériau vierge de l’intérieur de la comète, le processus de formation du cratère, le cratère résultant et tout dégazage du noyau, en particulier la surface nouvellement exposée. Ce projet a été sélectionné comme mission de classe Découverte en juillet 1999.
Le vaisseau spatial de survol mesure environ 3,2 mx 1,7 mx 2,3 m, est stabilisé sur trois axes et utilise un système de propulsion à hydrazine. Les communications avec le sol depuis le bus de survol se font via la bande X (8 000 MHz) via une antenne parabolique de 1 mètre de diamètre montée sur un cardan à 2 axes et via la bande S entre l’impacteur et le vaisseau spatial de survol. Le débit de données maximum sera de 400 kbps. La puissance de 620 W à la rencontre est fournie par un panneau solaire de 7,5 mètres carrés et stockée dans une petite batterie NiH2. Le projectile est fait de cuivre, il est donc facilement identifiable dans les spectres après que le projectile a été largement vaporisé et mélangé à l’éjecta de la comète lors de l’impact. L’impacteur est équipé d’un capteur de ciblage de l’impacteur, d’un imageur qui fournit des connaissances pour le contrôle et le ciblage autonomes, et d’un système de contrôle d’attitude à gaz froid. Le budget total de la mission est de 240 millions de dollars.
Deep Impact a été lancé le 12 janvier 2005 sur un Delta-7925. Après être entré sur une orbite héliocentrique, le vaisseau spatial a survolé la Lune en janvier 2005. Au cours de ce survol, la Lune a été utilisée pour tester les performances du système de ciblage sans relâcher l’impacteur. Le vaisseau spatial était à environ 880 000 km de la comète P/Tempel 1 le 3 juillet 2005 se déplaçant à une vitesse de 10,2 km/s par rapport à la comète. Le projectile a été relâché à ce moment et peu de temps après le largage, le vaisseau spatial de survol a exécuté une manœuvre pour ralentir par rapport à l’impacteur à 120 m/s. Le 4 juillet, l’impacteur a frappé le côté ensoleillé du noyau de la comète 24 heures après sa libération. À la vitesse de 10,2 km/s, l’impacteur a formé un cratère d’environ 25 mètres de profondeur et 100 mètres de large, éjectant de la matière de l’intérieur du noyau dans l’espace et vaporisant l’impacteur et une grande partie des éjectas.
La comète et le vaisseau spatial étaient à environ 0,89 UA de la Terre et 1,5 UA du Soleil lors de la rencontre. Le retour en temps réel d’images d’impacteur sélectionnées et d’images et de spectres de survol ont été renvoyés sur Terre pendant la rencontre. Le retour des données primaires devait se faire le premier jour après la rencontre, avec un délai de retour des données supplémentaires de 28 jours. Des observatoires terrestres ont également étudié l’impact. Le vaisseau spatial s’est étendu sur une distance de 0,93 à 1,56 UA du Soleil pendant la mission. La fin de la mission principale a eu lieu en août 2005 et le vaisseau spatial a été mis sur une trajectoire vers un survol terrestre et un éventuel survol avec une comète est envisagé. Deep Space a été mis en mode sans échec et attend une éventuelle réactivation.
Mission prolongée
En juillet 2007, la mission étendue appelée EPOXI (Extrasolar Planet Observations / eXtended Investigation of comets) a été approuvée. Cette mission fusionne deux enquêtes scientifiques convaincantes – la Deep Impact Extended Investigation (DIXI) et l’Extrasolar Planet Observation and Characterization (EPOCh).
DIXI (Deep Impact eXtended Investigation of comets) impliquera un survol de la comète Boethin, qui n’a jamais été explorée. Boethin est une petite comète à courte période, ou une comète qui revient fréquemment dans le système solaire interne, au-delà de l’orbite de Jupiter. Cette enquête permettra de récupérer une partie de la science perdue avec l’échec en 2002 de la mission COmet Nucleus Tour (CONTOUR) qui a été conçue pour faire des études comparatives de plusieurs comètes. DIXI devait initialement être ciblé pour voler par la comète 85P/Boethin le 5 décembre 2008, mais comme la comète 85P/Boethin n’est apparemment plus détectable, elle a été redirigée vers la comète 103P/Hartley 2 pour un survol le 4 novembre 2010 avec un survol distance d’environ 700 km.
La mission s’est terminée après le survol de deux comètes et 4,7 milliards de kilomètres de voyages interplanétaires à la suite d’un problème logiciel qui a probablement fait chuter la sonde spatiale début août 2013. La NASA n’a pas été en mesure de rétablir les communications avec le vaisseau spatial.
La sonde Deep Impact de la NASA a lancé dimanche une bombe intelligente compacte et instrumentée, une kamikaze robotique recouverte de cuivre programmé pour se placer sur la trajectoire d’une comète en vitesse tôt lundi pour un 4 juillet scientifiquement spectaculaire à 23 000 mph collision.
Mais obtenir ces photos sera pour le moins difficile. 
« Ces deux engins spatiaux ont été conçus pour accomplir quelque chose que les meilleurs pilotes de chasse de notre pays ne pourraient pas faire », a déclaré Henderson. « Le principal défi de cette mission – deux engins spatiaux localisant indépendamment une zone éclairée sur la comète, l’impacteur volant lui-même dans la zone éclairée et impactant la comète tandis que le survol se détourne de la trajectoire de la comète et image cette même zone éclairée pour regarder la rencontre et la formation de cratères et le champ de débris qui en résultent – est quelque chose qui ne pouvait pas être accompli en utilisant les réflexes humains et la vision humaine. Nous avons donc dû concevoir un système de navigation et de contrôle qui permettrait au survol et au vaisseau spatial impacteur d’effectuer cette opération très complexe ballet. » La collision modifiera la vitesse de la comète de 014 pouces à peine perceptible par heure. Cela changera le temps nécessaire pour une orbite de moins d’une seconde et augmentera le point bas de l’orbite de la comète d’environ 33 pieds. Un dossier de presse de la NASA indique que la collision sera similaire à celle d’un avion de ligne à réaction 767 heurtant un moustique.
Les données de l’impacteur et du vaisseau-mère seront transmises à la Terre en temps réel. Pour la redondance, un ensemble complet de données sera également enregistré à bord du vaisseau-mère pour une transmission ultérieure. Quatre-vingt-trois millions de kilomètres de là, le télescope spatial Hubble de la NASA, le télescope infrarouge Spitzer, l’observatoire à rayons X Chandra et quelque 60 télescopes au sol dans 20 pays étudieront l’impact dans une variété de longueurs d’onde. Les télescopes géants Keck de 33 pieds et d’autres à Hawaï seront aux premières loges pour l’explosion, qui se produira dans l’obscurité au-dessus de l’océan Pacifique sud. Bien que visible, en théorie, à l’œil nu depuis le sud-ouest des États-Unis, « vous ne pourrez probablement pas le voir à l’œil nu », a déclaré Grammier. Même avec un télescope, « nous nous attendons à ce que le flash de l’impact soit très momentané, vous devez donc être formé sur la comète à ce moment-là. Évidemment, nous attendons des observatoires … qu’ils le voient car ils surveilleront ce. »
La comète 9P/Tempel 1 a été découverte en 1867 par Ernst Wilhelm Leberecht Tempel, un astronome d’origine allemande qui recherchait des comètes depuis Marseille, France. Tempel 1 orbite autour du soleil entre Mars et Jupiter, prenant 5,5 ans pour accomplir une révolution. Sur la base d’observations très limitées, les scientifiques pensent que le noyau légèrement allongé mesure environ 3,7 miles de diamètre. Le Co-chercheur de Deep Impact, Donald Yeomans, un expert des comètes au Jet Propulsion Laboratory, a décrit la comète comme une « boule de terre glacée en forme de cornichon noir de jais de la taille de Washington DC ». Tempel 1 a été choisi pour la mission Deep Impact car il est accessible dans la durée de la mission, le noyau est assez gros et donc relativement facile à toucher et son orbite permet à l’impact de se produire du côté ensoleillé. Tempel 1 est né dans la ceinture de Kuiper, un large disque aplati de débris glacés s’étendant de l’orbite de Neptune jusqu’à bien au-delà de Pluton. Perturbée par des interactions gravitationnelles, impliquant principalement Jupiter et Saturne, une comète de la ceinture de Kuiper peut tomber dans le système solaire interne et être capturée dans une orbite dite à courte période.
Au début du système solaire, les rencontres gravitationnelles ont également jeté un grand nombre de comètes dans une vaste coquille sphérique connue sous le nom de nuage d’Oort. Les comètes qui retombent finalement dans le système solaire interne depuis le nuage d’Oort ont généralement des orbites mesurées en millions d’années. « Les comètes se sont formées dans la partie externe du système solaire et conservent des indices sur sa formation », a déclaré le chercheur principal Michael A’Hearn. « Elles se sont formées à partir de Jupiter jusqu’au-delà de Neptune il y a quatre milliards et demi d’années, avec toutes les planètes. Celles de l’intérieur ont été éjectées vers le nuage d’Oort, qui s’étend à mi-chemin de l’étoile suivante, tandis que celles qui se sont formées dans la ceinture de Kuiper sont probablement encore dans la ceinture de Kuiper. « Nous examinons les comètes qui viennent de la ceinture de Kuiper avec un impact profond. Le problème pour comprendre les comètes est que chaque fois que la comète s’approche du soleil, la couche de surface s’échauffe et cela modifie les couches de surface. C’est donc seulement la intérieur qui conserve les indices de la formation du système solaire. »
Certains modèles soutiennent que le chauffage solaire cyclique n’affecte que le pied supérieur de la croûte d’une comète. D’autres modèles soutiennent que l’évolution de la surface s’étend à des profondeurs beaucoup plus grandes. « Une question connexe est que nous savons que les comètes finissent par arrêter de dégazer », a déclaré A’Hearn. « Pourquoi est-ce? Est-ce parce qu’ils ont épuisé tout le gaz à l’intérieur, toutes les glaces se sont évaporées, tous les gaz se sont envolés ? Ou est-ce parce que la couche de surface a développé une sorte de croûte de matière organique ou simplement des matériaux dominants qui empêchent la glace à l’intérieur de s’évaporer et de s’échapper sous forme de gaz. » En étudiant la forme du cône de débris libéré par l’impact, les scientifiques obtiendront des informations supplémentaires.
« La plus grande incertitude dans la mission est ce que seront les phénomènes au moment de l’impact », a déclaré A’Hearn. « Et c’est parce qu’il y a beaucoup d’idées différentes dans la communauté scientifique sur la nature du noyau cométaire. « Il y a des gens dans la communauté qui pensent que les noyaux sont forts et que nous aurons un cône d’éjection qui quittera entièrement le noyau. Nous pensons que le cône restera attaché au noyau et que le cratère sera contrôlé par la gravité. « D’autres pensent que nous allons fracturer le noyau en plusieurs morceaux, d’autres pensent que nous pouvons simplement comprimer le matériau vers le bas et ne rien éjecter vers l’extérieur, ou presque rien vers l’extérieur », a déclaré A’Hearn. « C’est cette incertitude dans les prédictions, ou le large éventail de prédictions, qui rend particulièrement important de faire cette expérience conceptuellement très simple. » Si tout se passe bien, Deep Impact répondra à ces questions, et plus encore.
Selon la force du noyau, A’Hearn s’attend à ce que l’impacteur fasse exploser un cratère aussi large qu’un stade de football ou aussi petit qu’une maison moyenne. Si le nuage de poussière entourant normalement la comète est relativement mince, la dernière image prise par le télescope de 4,7 pouces de l’impacteur, à une altitude d’environ 12 miles, montrera des détails aussi petits que 8 pouces de diamètre. Si la poussière est plus épaisse, l’optique de la caméra sera sablée plus tôt et l’image finale sera prise à une altitude plus élevée, réduisant la résolution à environ 10 pieds. À titre de comparaison, la sonde Giotto de l’Agence spatiale européenne n’a pas pu distinguer les caractéristiques de surface de la comète de Halley inférieures à environ 300 pieds de diamètre, soit la taille d’un terrain de football. « Notre mission, la mission Deep Impact, va résoudre des objets à la surface (de Tempel 1) de la taille d’un ballon de football », a déclaré Yeomans. « Nous faisons donc un énorme bond en avant dans la résolution. »
Le cône d’éjecta sera observé en détail par l’instrument haute résolution de 11,8 pouces du vaisseau-mère, ou HRI, le grand télescope qui fournit des images agrandies à une caméra multispectrale et à un spectromètre infrarouge. Une fois à moins de 420 miles de Tempel 1, le HRI devrait atteindre une résolution de six pieds par pixel. Un instrument à résolution moyenne à bord du vaisseau-mère comprend un télescope de 4,7 pouces, identique à celui de l’impacteur, pour fournir un champ de vision plus large avec une résolution maximale d’environ 33 pieds par pixel. L’IRM observera l’ensemble du cratère et du territoire environnant tandis que le HRI se concentrera sur de petites zones de l’intérieur du cratère. Les instruments photographieront la collision, le cratère résultant et analyseront la lumière réfléchie par la poussière renvoyée dans l’espace pour caractériser sa composition chimique.
« L’éjecta dans le cas d’un grand cratère sera comparable à ce que la comète libère normalement sur une période d’environ cinq jours », a déclaré A’Hearn. « Et tout sortira dans quatre ou cinq minutes. Une hypothèse optimiste est que … la lumière du soleil se reflétant sur cette poussière sera visible à l’œil nu depuis la Terre. L’hypothèse pessimiste est que la comète est très forte. « Lorsque vous obtenez la petite extrémité du cratère … alors vous n’obtenez pas autant d’éjectas », a-t-il déclaré. « L’observation clé est de regarder le cône d’éjection et de voir s’il s’élargit de plus en plus et reste attaché au noyau ou s’il se décolle ? » Le premier implique un noyau à faible densité dominé par la gravité, tandis que le second implique un noyau qui comprend une sorte d’agent de liaison pour donner au matériau sa résistance.
Quant à ce que les instruments du vaisseau-mère pourraient voir dans le cratère, « j’imagine que si nous creusons plus profondément, nous verrons plus de dioxyde de carbone et de monoxyde de carbone, de la glace sèche se vaporiser au lieu de la glace d’eau se vaporiser », a déclaré A’Hearn. « Les glaces les plus volatiles ont été épuisées dans les couches de surface. C’est le genre de signature que nous recherchons, pour voir comment cette composition change. » Le vaisseau-mère aura moins de 14 minutes pour collecter les données d’impact avant de se détourner, se réorientant dans une position de protection pour éviter tout dommage lorsqu’il vole à travers les régions plus épaisses du nuage de poussière entourant le noyau. « Ces deux engins spatiaux sont les Humvees blindés des expériences dans l’espace lointain », a déclaré Henderson. « Ils sont intelligents et résistants. Nous avons le potentiel de rencontrer d’importants débris alors que nous volons dans le coma et la queue de la comète. Nous avons donc installé des boucliers contre les débris à la fois sur le survol et sur le vaisseau spatial impacteur pour protéger nous des débris.
« Gardons à l’esprit la taille des débris contre lesquels nous pouvons nous protéger. Nous roulons à 23 000 miles par heure et ces boucliers ont été conçus pour arrêter les particules jusqu’à un quart de gramme, soit un quart de la taille d’un M&M. Tous de nos modèles et les données que nous avons reçues des missions de survol précédentes nous disent que tout ira bien. Mais certainement pour l’impacteur, ce sera un parcours très cahoteux à mesure qu’il se rapproche de plus en plus de la comète. Une fois passé en toute sécurité le noyau, le vaisseau spatial de survol se retournera à nouveau pour prendre quelques dernières photographies du cratère et du cône d’éjecta et pour transmettre ses données stockées à la Terre. L’impact devrait faire sensation, du moins pour les télescopes spatiaux et les grands télescopes au sol comme ceux situés au sommet du Mauna Kea, à Hawaï.
« Au moment de la rencontre, nous pourrons peut-être voir momentanément un éclair lumineux », a déclaré Karen Meech, membre de l’équipe scientifique de Deep Impact. « Mais la partie principale que nous allons rechercher du sol sera certains des effets à long terme. Par exemple, alors que la poussière de ce cratère nouvellement creusé commence à s’éloigner de la comète, il faudra beaucoup jours pour s’étaler… et former une belle queue de poussière. 
Lancement Deep Impact
En 2005, la sonde spatiale Deep Impact a été lancée sur une fusée Delta II. Le 3 juillet 2005, il devait libérer un engin spatial impacteur spécial pour s’écraser sur la comète Tempel 1. La caméra de l’impacteur a relayé des images rapprochées du noyau de la comète avant la collision (4 juillet 2005). L’éjecta d’impact a été analysé par spectroscopie et s’est avéré avoir plus de poussière et moins de glace que prévu. Des argiles, des carbonates, du sodium, des silicates cristallins et un nombre étonnamment élevé de molécules organiques ont également été identifiés. Le noyau de la comète était très poreux, avec jusqu’à 80 % d’espace vide. Deep Impact s’est poursuivi en tant que mission EPOXI vers la comète hyperactive Hartley 2 (4 novembre 2010), la comète Garradd (janvier 2012) et la comète Ison. Il s’est brusquement tu (8 août 2013) et a été déclaré mort le 20 septembre 2013.
https://solarsystem.nasa.gov/missions/deep-impact-epoxi/in-depth/
https://spaceflightnow.com/deepimpact/050703deploy.html
https://space.skyrocket.de/doc_sdat/deep_impact.htm