Telesto, un satellite de Saturne, a une orbite incroyablement proche de celle d’une autre lune, Tefia — la distance entre leurs trajectoires n’est que de 52 kilomètres. Les deux autres lunes de Saturne, Janus et Epiméthée, changent d’orbite à cette proximité. Mais Telesto, en tant que «lune troyenne», reste toujours éloignée de Tefia.
Table des matières
Caractéristiques de Telesto
Les lunes troyennes sont toujours attachées à un grand satellite. Elles suivent pratiquement la même orbite que la lune «de tête», mais sont soit en avance, soit en retard sur elle. En outre, les lunes troyennes sont très petites. Les masses de Telesto et de Tefia, son compagnon principal, sont liées par un rapport de 170000 à 2, soit le même rapport de poids entre une baleine bleue et un chat domestique. En principe, elles ne présentent pas d’intérêt scientifique, si ce n’est qu’il s’agit d’une lune troyenne. Mais pourquoi en savons-nous autant sur Telesto ?
Comment les données ont-elles été obtenues ?
La taille massive de Tefia y est pour quelque chose. La sonde Cassini doit effectuer de nombreuses manœuvres pour étudier Saturne, et le carburant nécessaire à ces manœuvres est plus précieux que l’or. Les astronomes ont toutefois trouvé une solution qui a permis à la sonde d’être utilisée pendant 11 ans au lieu des quatre prévus. La vitesse nécessaire pour tourner autour de Saturne, «Cassini» l’acquiert à l’aide de manœuvres gravitationnelles autour de ses gros satellites.
Il s’agit d’une pratique courante dans le domaine de l’astronavigation. Les sondes Voyager ont acquis suffisamment de vitesse pour quitter le système solaire grâce à des manœuvres effectuées à proximité des géantes gazeuses, devenant par la même occasion les premières à les photographier avec leurs satellites. «Cassini, quant à elle, a pu s’approcher de nombreuses petites lunes, dont Telesto.
Telesto dans les faits
Ces images sont devenues une source cruciale d’informations sur les caractéristiques de la lune :
- La taille de Telesto est très modeste comparée à celle des satellites qui l’entourent. Les paramètres linéaires de la lune sont 32×23×20 kilomètres. Comme beaucoup de petits satellites de Saturne, Telesto a une forme de pomme de terre irrégulière — la masse du satellite n’est pas suffisante pour qu’il se transforme en sphère sous l’effet de sa propre gravité.
- Telesto a une masse de 4,04×10 15 kilogrammes. Compte tenu de la taille du satellite, sa densité n’est pas très élevée — seulement 0,5 g/cm 3 . La consistance d’un bouchon de bouteille n’est inférieure que de 0,2 gramme — Telesto pourrait facilement flotter à la surface de l’eau. Telesto pourrait facilement flotter à la surface de l’eau, mais il y fondrait rapidement, car la lune est constituée de glace à laquelle s’ajoutent les substances organiques les plus simples, comme le méthane.
- La surface de Telesto est très irrégulière, mais lisse — des cratères qui parsèment la plupart des satellites de Saturne, il ne reste que des contours — mais ils sont peu nombreux. La raison de la pureté inhabituelle de la surface que les astronomes voient dans une épaisse couche de poussière, enveloppant plus ou moins uniformément la partie solide de la lune et cachant son relief interne. La surface approximative de Telesto est de 1 932 kilomètres carrés. C’est deux fois la superficie de Berlin.
Orbites de Tefia et de ses lunes troyennes, Telesto et Calypso.
- Fait intéressant, l’excentricité de l’orbite de Telesto est nulle. Cela signifie que sa trajectoire autour de Saturne ressemble à un cercle parfait.
Le phénomène de la «lune de Troie» observée dans le système Telesto-Tephia-Saturne était connu sur Terre avant même le premier vol spatial. Pourtant, il est toujours étudié par les astrophysiciens. Quel est le secret des lunes troyennes et pourquoi sont-elles si importantes ? La réponse est venue de l’étude de Telesto et d’autres satellites troyens.
Historique de l’étude de Telesto
Phase primaire
Équinoxe sur Saturne
La petite Telesto a été découverte depuis la Terre. L’honneur de la découverte revient aux astronomes américains Brad Smith, Harold Reitzema, Stephen Larson et John Fountain. En avril 1980, ils ont surpris la période pendant laquelle les anneaux de Saturne deviennent nervurés par rapport à la Terre, c’est-à-dire au moment de l’équinoxe de la planète. Les anneaux étant très fins, ils deviennent alors pratiquement invisibles. Dans cette position, ils cessent d’aveugler les télescopes et éclairent les satellites — un avantage pour l’étude des lunes de Saturne.
Parmi les découvreurs de Telesto figure Harold Reitzema, l’un des astronomes les plus influents de notre époque. Outre la découverte de Telesto, il a contribué à celle de Larissa, un satellite de Neptune. Il a également participé à l’installation de la caméra couleur de la sonde Giotto de l’Agence spatiale européenne, qui a fourni les premières images en gros plan du noyau de la comète de Halley en 1986.
Reitzema s’est beaucoup investi dans la préparation de la mission de la sonde New Horizons, qui doit explorer Pluton et d’autres parties éloignées du système solaire. L’astéroïde (13327) Reitzema porte son nom en l’honneur de ses réalisations.
La sonde Cassini-Huygens et sa contribution
L’étape suivante de l’étude de Telesto a commencé en 2004, après que la sonde Cassini a atteint Saturne. Aujourd’hui, la mission de la sonde est l’une des missions d’exploration spatiale les plus marquantes. En 2015, Cassini a déjà 11 ans d’exploration ininterrompue de Saturne et de ses lunes. La sonde Huygens l’a accompagnée et a réalisé en 2005 le premier atterrissage en douceur sur un corps spatial de la partie extérieure du système solaire : Titan, le satellite de Saturne.
Telesto est la meilleure image de Cassini
Sur les premières images de Cassini, Telesto ressemblait à un minuscule amas de pixels. La résolution des photos, prises à une distance d’un peu moins de 800 000 kilomètres, n’était que de 5 kilomètres par pixel : un espace de 6 pixels sur 6 suffisait à couvrir la totalité de la lune. Cependant, les survols rapprochés de Cassini, mentionnés dans la première partie de l’article, ont permis de mieux considérer Telesto. La meilleure image à ce jour est celle prise par Cassini le 11 octobre 2005 à une distance de 14 000 kilomètres. La résolution finale, obtenue par traitement informatique, est de 87 mètres par pixel.
Caractéristiques de Telesto
Comme nos lecteurs le savent déjà, Telesto est une «lune de Troie». De nombreuses anomalies lui sont associées, notamment sa position fixe à proximité de la grande lune et son orbite immuable. Mais pourquoi cela se produit-il ? Essayons de comprendre ensemble comment Telesto a pu devenir un satellite spécial, un satellite troyen, et pourquoi cela n’est pas donné à d’autres.
La «lune de Troie» — ce qu’elle est et ce qu’elle mange
Tout d’abord, comprenons un peu la théorie de la gravité — sans formules fastidieuses, c’est assez simple. Dans tout système gravitationnel composé de deux corps massifs comme la Terre et la Lune, cinq points spéciaux sont formés. En ces points, les forces gravitationnelles sont équilibrées de telle sorte qu’un petit corps, dont la masse est beaucoup plus petite que celle des principaux membres du système, restera immobile par rapport à eux.
Examinons ce concept à l’aide d’un exemple. Imaginons qu’un astéroïde apparaisse en un tel point d’équilibre près de la Terre. Dans le ciel nocturne de la Terre, il ressemblerait à une étoile répétant la trajectoire de la Lune à une certaine distance de celle-ci. À l’échelle cosmique, cet objet serait très résistant aux influences extérieures. Il faudrait une force considérable — bien plus que l’impact d’une météorite aléatoire ou l’attraction gravitationnelle d’autres astéroïdes — pour propulser l’astéroïde hypothétique hors de son point stable. Ces points gravitationnels stables sont appelés points de Lagrange.
Matériel par thème
Dans chaque système composé d’une planète et d’un grand satellite, il y a 5 points de Lagrange. Le premier et le deuxième point (ci-après dénommés L1, L2 etc.) sont situés de part et d’autre du satellite. Dans l’exemple du satellite de la Terre, L1 est devant la face visible de la Lune, et L2 — est exactement derrière la face arrière. Le point L3 se déplace de telle sorte qu’il se trouve toujours dans le miroir opposé à la Lune, derrière la Terre — c’est pourquoi on l’appelle aussi la «lune opposée». Les points L4 et L5 sont dits «triangulaires» — ils se trouvent à 60° de la Lune et de la Terre, de sorte qu’ils sont toujours en vue, mais aussi à une distance constante. Comme les satellites orbitent généralement autour des planètes dans le sens inverse des aiguilles d’une montre, L4 dépasse la Lune et L5 — est en retard par rapport à elle.
Ce sont les objets situés dans ces deux derniers points qui sont appelés objets troyens. En comptant Telesto, Saturne possède pas moins de quatre lunes troyennes, réparties entre ses deux principaux satellites, Tephia et Dioné. Les lunes troyennes de Saturne tirent leur nom du point de Lagrange qu’elles occupent. Les lunes qui se trouvent à L4qui dépasse le satellite de tête, sont nommées d’après les Grecs et leurs alliés, les héros de l’Iliade d’Homère qui ont assiégé l’ancienne ville de Troie. Les «Grecs» comprennent les lunes Hélène et Télesto. Satellites en L5,sont donnés les noms des Troyens. Il convient de noter que ce ne sont pas seulement les héros humains qui reçoivent des noms, mais aussi les demi-dieux et d’autres êtres qui apparaissent davantage dans l’autre œuvre d’Homère, L’Odyssée.
Des objets troyens existent également dans les systèmes d’autres planètes — par exemple, il y a des «astéroïdes troyens» dans l’orbite de Jupiter. Le mathématicien Joseph Lagrange, auteur du concept, a développé un modèle de points gravitationnels stables afin de détecter des satellites de la Terre qui n’avaient pas encore été découverts. Cependant, les points de Lagrange situés entre notre planète et le Soleil n’ont permis de trouver qu’un petit astéroïde troyen, 2010 TK.7et seulement des nuages de poussière cosmique près de la planète elle-même. Et comme le lieu saint n’est pas vide, les points de Lagrange sont désormais utilisés avec succès par l’homme à des fins pratiques.
Un petit satellite situé au point de Lagrange, comme un répéteur pour les communications interplanétaires ou une station spatiale, est beaucoup moins cher et plus pratique à utiliser. S’il est correctement mis en orbite, sa trajectoire ne doit pas être constamment surveillée et il sera plus facile à orienter. À l’avenir, il est prévu de construire d’immenses stations spatiales près des points de Lagrange — il existe des projets de stations de transfert pour l’exploration lunaire et de quais de ravitaillement pour les vaisseaux spatiaux interplanétaires. Mais les emplacements gravitationnellement stables de la planète sont également utilisés aujourd’hui.
Télescope en orbite James Webb (modèle de conception)
Certaines caractéristiques des points de Lagrange sont déjà utilisées près de la Terre. Par exemple, le point de Lagrange L2 du système Terre-Lune, qui se trouve au-delà de la face arrière de la Lune, ne sera jamais obscurci par l’ombre de notre planète. Il s’agit donc d’un emplacement idéal pour un télescope en orbite. Aujourd’hui, il y a déjà 4 observatoires en orbite sur la Lune, et 3 autres devraient être lancés d’ici 2024. Parmi eux se trouvera le James Webb, le successeur du légendaire télescope Hubble. Ce dernier fête son 18e anniversaire en 2018 et a depuis longtemps besoin d’être remplacé par un nouvel appareil plus perfectionné et moralement plus moderne, même s’il continue à faire son travail.
Date de publication: 12-26-2023
Mettre à jour la date: 12-26-2023