Comment les cartes de planètes ont-elles été réalisées?

Les cartes des corps célestes sont composées de nombreuses photos et de données d’altimétrie. Si l’on veut connaître le relief, il faut prendre des photos sur lesquelles les ombres sont longues, par exemple avant le coucher de soleil. Les ombres reflètent bien la hauteur des formations de la surface. Ensuite, il faut mettre ces photos l’une à côté de l’autre de manière très précise, comme un puzzle. Avant, cette opération était effectuée manuellement, mais aujourd’hui elle est réalisée à l’aide d’un ordinateur. Sur les photos prises dans les heures de midi, les ombres sont à peine visibles, mais elles montrent bien la luminosité de la matière couvrant la surface.

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Basho. MESSENGER Mercury Dual Imaging System (MDIS). NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington.

Les sondes spatiales sont en général équipées de deux caméras. L’une comprend un grand angle de vue pour pouvoir photographier avec une seule prise la plus grande partie de la planète ou du satellite. L’autre est comme un téléobjectif ou comme des jumelles: elle réalise des premiers plans sur des zones plus petites. Si c’est possible, on prend des photos sur la même zone, lors de différentes positions du soleil, c’est-à-dire avec différents éclairages. Ces premiers plans ne couvrent pas toute la planète. Les chercheurs choisissent à l’avance quelles sont les parties les plus intéressantes et orientent les caméras vers ces endroits.

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Mars Viking Orbiter 1 Mosaic. Jet Propulsion Laboratory and the Astrogeology Branch, U.S. Geological Survey, ca. 1968; gelatin silver print mosaic, San Francisco Museum of Modern Art

Une carte du relief peut être obtenue par altimétrie laser ou radar. La sonde spatiale tournant autour de la planète envoie les signaux radar ou laser sur les zones qui se trouvent au-dessous, ces signaux se réflètent et l’appareil de la sonde mesure la durée de leur temps de retour. Si la durée est longue, il s’agit d’une zone profonde, comme les signaux ont fait un aller-retour long. Si la durée est courte, il y a un relief saillant sous la sonde.

Les surfaces de certains corps célestes sont couvertes d’une atmosphère toujours brumeuse (Titan) ou nuageuse (Vénus) qui cache la surface depuis l’espace. Pour cette raison, la sonde émet des ondes radar qui passent même à travers les plus gros nuages et permettent d’obtenir des images de la surface à l’aide des signaux reflétés.

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Google Mars

On peut faire une bonne carte de la face de la Lune tournée vers la Terre, même avec des jumelles, mais dans le cas des autres planètes, il faut envoyer sur place « l’appareil photo ». La sonde spatiale est essentiellement un appareil photo télécommandé (mais équipé de beaucoup d’autres dispositifs).
A la première exploration des corps célestes, la sonde spatiale passe à côté très rapidement et enregistre le plus de prises possible (par exemple des sondes Voyager).

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Voyager 1 http://northessexastro.files.wordpress.com/2012/06/voyager-003.jpg

Durant la phase suivante de l’exploration, on envoie une sonde qui se met en orbite pendant des années et prend toutes sortes de photos (par exemple des sondes Galileo, Cassini). Elle est capable de faire des prises sur la même zone à des saisons différentes (par exemple des sondes MGS, MRO). Si les chercheurs trouvent une planète particulièrement intéressante, ils discutent pendant des années de l’endroit où atterrir, c’est-à-dire des zones les plus intéressantes (par exemple le lit asséché d’une rivière ou d’un lac), mais en même temps accessibles sans risque, où la sonde ne se renversera pas, où il n’y a pas de parties abruptes ou rocheuses. Des sondes télécommandées atterrissent ensuite et examinent de très près la surface, parfois avec des microscopes. Les résultats sont encore plus variés si la sonde est équipée de roues (ce qu’on appelle des astromobiles, comme Lunokhod ou Spirit, Opportunity, Curiosity), car elle peut parcourir des distances plus grandes et ne reste pas immobile jusqu’à sa destruction (par exemple Venera, Viking).

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Curiosity Rover

Pour que les chercheurs puissent s’orienter de façon plus aisée, un comité d’astronomes est chargé de donner des noms aux reliefs de surface, comme les cratères, les montagnes ou les plaines. Il y a des noms très variés: noms de chercheurs, artistes, villes de la Terre, personnages et lieux des contes, comme le Seigneur des anneaux ou des personnages de Shakespeare.

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http://planetarynames.wr.usgs.gov/

Les données d’altimétrie laser ou radar, les photos lointaines et proches ont été données aux illustrateurs et aux graphistes qui ont alors pu dessiner ces cartes, en peuplant les surfaces vides et désertes avec des créatures fabuleuses.

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