La mission Cassini-Huygens pourrait permettre notamment d'améliorer nos connaissances sur les mécanismes chimiques ayant abouti à l'apparition de la vie sur Terre.

La sonde spatiale et son passager ont été lancés le 15 octobre 1997 et se sont insérés en orbite autour de Saturne le 1er juillet 2004 après un périple de 7 ans et 3,5 milliards de kilomètres. L'orbiteur devait collecter pendant 4 ans des données essentielles sur la structure et l'environnement de Saturne et ses satellites. En avril 2008, la NASA a annoncé l'extension de la durée de la mission jusqu'en septembre 2010. Le 3 février 2010, la NASA a à nouveau étendu la mission jusqu'en mai 2017. Le 19 novembre 2010, l'ESA a annoncé l'extension de sa participation à l'exploitation de la mission jusqu'en 2014. L'ESA se prononcera plus tard sur la période 2015-2017.

Le module Huygens

Le 25 décembre 2004, le module Huygens est libéré de la sonde Cassini afin qu'il descende dans l'atmosphère de Titan le 14 janvier 2005. Le module était équipé d'un bouclier thermique permettant la protection des instruments pendant la rentrée atmosphérique. A 180 km d'altitude, l'ouverture du parachute principal permet de freiner la descente de la sonde. Le bouclier thermique est alors largué et les instruments de la sonde peuvent commencer à fonctionner.
L'instrument ACP (Aerosol Collector Pyrolyser) a pour objectif scientifique la détermination de la composition chimique des aérosols de l'atmosphère de Titan.
L'instrument HASI (Huygens Atmospheric Structure Instruments) a mesuré les paramètres physiques de l'atmosphère, tels que la température et la pression.
L'instrument DISR (Descent Imager/Spectral Radiometer) a permis d'étudier le rayonnement solaire dans l'atmosphère et sa diffusion par les aérosols dans le domaine spectral 0,85 - 1,27 µm. Des images étonnantes de la surface, présentant une morphologie complexe, ont été obtenues par l'imageur de DISR. Le flux solaire étant très absorbé au niveau du sol, une lampe a été allumée peu avant l'atterrissage afin d'augmenter la luminosité.
Des gaz atmosphériques ont été recueillis et analysés chimiquement par l'instrument GCMS (Gas Chromatograph Mass Spectrometer), ce qui a permis une identification et une mesure des composés présents.

La descente dans l'atmosphère de Titan a duré un peu plus de 2 heures.
Les instruments du SSP (Surface Science Package) avaient pour objectif de déterminer les propriétés physiques de la surface pendant les quelques minutes de vie prévues de la sonde après son atterrissage. En réalité, le faible signal émis par Huygens a été reçu sur Terre pendant plus d'une heure après l'atterrissage, ce qui prouve bien la qualité de cette mission ! À l'atterrissage, un perforateur situé sous la sonde a percé la surface afin d'en étudier sa consistance. Celle-ci a d'abord été comparée à la consistance de la crème brûlée, une croûte dure et mince recouvrant un milieu mou comme de la boue ou du sable. Aujourd'hui, notre compréhension des données a évolué. Le sol du site d'atterrissage est probablement granuleux, un peu comme du sable.

Descente de la sonde Huygens dans l'atmosphère


Images de la surface de Titan observée par DISR
pendant la descente (à gauche) et à l'atterrissage (à droite)
Crédits ESA/NASA/JPL/University of Arizona

La sonde Cassini

La sonde Cassini, en orbite autour de Saturne, étudie la planète géante, ses anneaux et ses satellites avec 12 instruments scientifiques. Ces derniers permettent des études variées de l'environnement de Saturne (magnétosphère, plasma et particules chargées) des atmosphères de Saturne, Titan et Encelade et des surfaces des satellites dans toutes les gammes de longueurs d'onde, des ondes radios à l'UV en passant par le radar, le visible et l'infrarouge.

Représentation en taille relative des principaux satellites de
Saturne, dont Titan, le plus gros satellite

Saturne, ses anneaux (D,C,B,A,F,G,E), et ses satellites de
glace, Mimas, Encelade, Tethys, Dione, Rhea, dans la
magnétosphère interne (Image NASA)

La communauté scientifique française s'est fortement mobilisée pour être présente sur cette mission, avec plus de 50 scientifiques français sélectionnés, dont un responsable scientifique et 3 scientifiques interdisciplinaires (IDS) : elle constitue la première communauté européenne sur la mission. Les contributions instrumentales françaises à la mission Cassini-Huygens sont nombreuses mais elles concernent plus particulièrement deux instruments :

L'instrument ACP (Aerosol Collector and Pyrolyser), instrument devant collecter les aérosols pour l'analyse de leur composition chimique. Cet instrument est fourni par le Service d'Aéronomie.

La suite instrumentale HASI (Huygens Atmosphere Structure Instrument), ensemble de capteurs pour mesurer les propriétés physiques et électriques de l'atmosphère. Cet ensemble instrumental est sous la responsabilité scientifique du LESIA.

Indépendamment de sa contribution financière au programme obligatoire de l'ESA (pour la sonde Huygens), le CNES participe directement - au titre du programme national - à la réalisation de la moitié des expériences scientifiques embarquées sur le module orbital et son atterrisseur.