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Le programme Explorer est un programme de la NASA , l' agence spatiale americaine , dont l'objectif est la realisation de missions scientifiques a cout modere et a frequence rapprochee. Il s'agit du programme spatial le plus ancien de l'agence spatiale : le premier satellite de ce programme, Explorer 1 , est lance en 1958 et est egalement le premier satellite artificiel americain. Cet engin met en evidence les ceintures de Van Allen . En 2019, pres de 100 missions ont ete lancees dans des domaines aussi divers que l' astronomie , l' heliophysique , l' exploration du Systeme solaire , l' etude de la magnetosphere terrestre , la cosmologie ,  etc. Si aucun n'a eu la notoriete de missions phares beaucoup plus couteuses comme Hubble , prises ensemble elles sont a l'origine du plus grand apport scientifique du programme spatial americain. Le programme Explorer est gere par le centre de vol spatial Goddard de la NASA. Il continue en 2019 a etre a l'origine de nouveaux satellites scientifiques (en moyenne un par an).

Les differentes categories de missions Explorer [ modifier | modifier le code ]

Les missions Explorer regroupent des missions scientifiques aux objectifs tres varies (etude de la haute atmosphere terrestre , de la magnetosphere , du milieu interplanetaire , du Soleil , de l' astronomie , de la geodesie ) et qui sont caracterisees par un cout reduit. Toutefois, certains satellites de la NASA ayant ces caracteristiques ne font pas partie de cette serie.

Les missions Explorer sont depuis 1992 classees dans plusieurs categories qui sont determinees par leur cout et l'implication de la NASA ^{[ 1 ]}  :

• Medium-class Explorers (MIDEX) regroupe des missions dont le cout, lancement et exploitation compris, ne doit pas depasser 180 M$, tel que WISE .
• Small Explorers (SMEX) regroupe des missions dont le cout, lancement et exploitation compris, ne doit pas depasser 120 M$. Par exemple le telescope a rayons X NuSTAR
• University-class Explorers (UNEX) / SNOE rassemble des missions dont le cout, lancement et exploitation compris, ne doit pas depasser 15 millions de dollars americains, comme le microsatellite CHIPSat .
• Explorer (EX) regroupe des missions dont le cout sans le lancement ne doit pas depasser 200 millions de dollars americains (2011). Par exemple, TESS .
• Missions of Opportunity (MO) regroupe des participations scientifiques a des missions qui ne sont pas placees sous la responsabilite de la NASA. Celle-ci fournit par exemple un des instruments du telescope spatial japonais ASTRO-H . Le montant de l'investissement de la NASA sur une MO est plafonne a 35 millions de dollars americains.
• Internationals comme INTEGRAL .

Historique [ modifier | modifier le code ]

Debut du programme [ modifier | modifier le code ]

Pour l' annee geophysique internationale (AGI) de 1958, l' Union sovietique et les Etats-Unis decident de developper chacune de leur cote un lanceur destine a placer le premier satellite artificiel en orbite. Les americains choisissent de construire un nouveau lanceur dans le cadre du projet Vanguard de l' aeronavale de guerre americaine , mais celui-ci accumule les echecs et les sovietiques prennent la tete de la course a l'espace en mettant en orbite Spoutnik 1 le 4 octobre 1957 . L’equipe de Wernher von Braun , qui travaille sur un missile a moyenne portee pour l' armee de terre americaine et propose de le transformer en lanceur, obtient le feu vert pour developper celui-ci. Un petit satellite de 13,97 kilogrammes est rapidement developpe par le Jet Propulsion Laboratory qui embarque notamment un compteur Geiger . Explorer 1 est lance le 1 ^er fevrier 1958 et decouvre la ceinture de Van Allen . Plusieurs petits satellites scientifiques sont developpes et lances sous l'appellation Explorer par l'Armee de Terre avant que la NASA ne soit creee le 1 ^er octobre 1958 et ne prenne la suite.

Evolution du programme jusqu'a nos jours [ modifier | modifier le code ]

Depuis ses debuts, pres d'une centaine d'engins rattaches a ce programme sont lances (2019). Il s'agit de la plus longue serie de missions de l'histoire spatiale puisque les missions rattachees a ce programme continuent a etre budgetees en 2019. La fabrication des premiers satellites Explorer est souvent confiee au Centre de recherche Langley ou au centre de vol spatial Goddard de la NASA. Par la suite, elle est souvent prise en charge par des universites ou des entreprises externes. Le programme Explorer est gere par le centre de vol spatial Goddard. Courant 2017, 13 missions sont encore operationnelles.

On peut decomposer l'histoire du programme Explorer en quatre phases ^{[ 2 ]}  :

• Durant la premiere periode (missions Explorer 1 a Explorer 5 ), les missions sont developpees de maniere prioritaire pour repondre a l'avance prise par l' Union sovietique avec le lancement du premier satellite artificiel Spoutnik 1 . A l'epoque, il est gere par les militaires.
• A partir d' Explorer 6 et jusqu'a Explorer 55  : le programme spatial est desormais confie a la NASA, qui prend le relais des militaires. L'agence spatiale developpe de nombreuses missions scientifiques a faible cout lancees a un rythme eleve.
• Au cours de la troisieme periode, le nombre de missions se rarefie dans un contexte budgetaire tres defavorable lie au cout de developpement de la navette spatiale americaine , a l'emphase mise sur les missions scientifiques a cout eleve et a la baisse drastique du budget spatial decide par le president Nixon. Les quelques missions developpees sont toutefois de taille nettement plus importantes que durant la periode precedente. Aucune mission Explorer n'est lancee durant cette periode au cours des annees 1980, 1982, 1983, 1985 a 1988, 1990, 1991, 1993, 1994.
• La mise en place de la politique du faster, better, cheaper dans la premiere moitie des annees 1990 redonne vie au programme sans toutefois renouer avec la frequence des lancements de la premiere decennie. Desormais les satellites ne sont plus developpes au sein de l'agence mais donnent lieu a un appel d'offres dans le but de confier leur realisation a des universites ou des societes. Les budgets alloues a la mission entrent dans des contraintes precises : SMEX, MIDEX, etc. La premiere mission inaugurant cette nouvelle phase est Solar Anomalous and Magnetospheric Particle Explorer (SAMPEX) lancee en 1992.

Missions programmees pour 2023 [ modifier | modifier le code ]

En aout 2017 , la NASA annonce qu'elle a pre-selectionne trois propositions de missions de type MIDEX et trois Missions of Opportunity (MO). Les equipes de ces projets vont beneficier chacun d'un budget (2 millions de dollars americains pour chaque mission SMEX et 500 000 dollars americains pour les MO) afin de mener a bien une etude de conception sur 9 mois. La NASA selectionne en 2019 sur la base de ces travaux une mission de chaque type pour un lancement en 2023. Le budget d'une mission SMEX est limite a 250 millions de dollars americains tandis qu'une MO beneficie d'un budget de 70 millions de dollars americains ^{[ 3 ]} .

Les missions MIDEX sont des observatoires spatiaux ^{[ 3 ]}  :

• Arcus ( Exploring the Formation and Evolution of Clusters, Galaxies and Stars ) a pour objectif d'etudier les etoiles, les galaxies et les amas de galaxies en spectroscopie rayons X a haute resolution afin d'observer les interactions entre ces objets ainsi que le gaz qui les entoure dont la temperature est porte a des millions de degres.
• FINESSE ( Fast INfrared Exoplanet Spectroscopy Survey Explorer) doit etudier les processus qui conduisent a la formation des planetes et de leur climat ainsi que les mecanismes qui determinent la composition chimique et la forme de leur atmosphere. A cet effet il utilise la spectroscopie en lumiere visible et proche infrarouge pour observer l'atmosphere de 500 exoplanetes allant du type super-Terre aux geantes gazeuses .
• SPHEREx ( Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explore ) observe l'ensemble du ciel en proche infrarouge pour etudier l'origine de l'Univers et observe l'origine et l'evolution des galaxies et determine que certaines planetes hebergent la vie.

La mission SPHEREx est selectionnee en fevrier 2019 dans la categorie MIDEX. Ce telescope spatial doit etre lance en decembre 2023 ^{[ 4 ]} .

Les trois missions d'opportunite sont ^{[ 3 ]}  :

• COSI-X ( Compton Spectrometer and Imager Explorer ).
• TAO-ISS ( Transient Astrophysics Observer on the International Space Station ).
• CASE ( Contribution to ARIEL Spectroscopy of Exoplanets ).

En juin 2019 la NASA selectionne deux missions SMEX dont le lancement est programme en 2022 ^{[ 5 ]}  :

• Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere (PUNCH) est une constellation de quatre satellites qui doit etudier les couches externes de l'atmosphere du Soleil, la couronne solaire et determiner comment celle-ci genere le vent solaire . La mission est developpee sous la supervision du Southwest Research Institute ( Boulder , Colorado ) et beneficie d'un budget de 165 millions US$.
• Tandem Reconnection and Cusp Electrodynamics Reconnaissance Satellites (TRACERS) comprend deux satellites qui doivent etudier les champs magnetiques et les particules au-dessus du pole nord dans le but d'etudier comment ceux-ci reagissent aux evenements solaires. La mission est developpee sous la supervision de l' Universite de l'Iowa a Iowa City et beneficie d'un budget de 115 millions US$.

Nomenclature [ modifier | modifier le code ]

L'appellation Explorer ne resulte pas d'un choix des concepteurs des premiers satellites de la serie mais est l'appellation donnee par le president des Etats-Unis au premier engin de la serie une fois celui-ci en orbite. Cette appellation est officialisee lorsque la NASA reprend le programme initialement gere par les militaires c'est-a-dire a partir d'Explorer 6. Le centre de vol spatial Goddard, etablissement de la NASA charge du programme, designait les premiers Explorer qu'elle concoit en leur attribuant un chiffre precede de S (comme scientifique). Parfois une lettre minuscule ou majuscule suivait ce nombre (par exemple S56a pour Explorer 9). Peu apres des appellations particulieres sont associees aux missions en fonction de leurs objectifs (par exemple AE pour Atmospheric Explorer) suivi d'une lettre correspondant a un numero d'ordre au sein de cette sous serie (par exemple IMP-A, IMP-B, IMP-C...). Ce systeme de designation et celui avec un prefixe S ont coexiste quelques annees. Pour rendre les choses encore plus compliquees, des missions initiees par d'autres etablissements sont integrees dans le programme Explorer durant cette periode en conservant leur designation d'origine ( Injun , Solrad). Le numero d'ordre qui est par ailleurs utilise en association avec le nom du programme (Explorer 12) cesse d'etre utilise de maniere officielle a partir d'Explorer 55 en 1975. Le nom du programme est toutefois rappele dans la designation de la mission qui se termine generalement par E ou EX ( FUSE , GALEX ), mais il y a de nombreuses exceptions ^{[ 6 ]} .

Liste des missions Explorer passees et planifiees [ modifier | modifier le code ]

Notes et references [ modifier | modifier le code ]

Bibliographie [ modifier | modifier le code ]

• (en) Brian Harvey, Discovering the cosmos with small spacecraft : the American Explorer program , Cham/Chichester, Springer Praxis, 2018, ( ISBN   978-3-319-68138-2 )
  Histoire du programme Explorer.

Voir aussi [ modifier | modifier le code ]

Articles connexes [ modifier | modifier le code ]

• NASA
• Centre de vol spatial Goddard
• Programme Discovery , autre programme de la NASA dediee aux missions scientifiques a faible cout

Liens externes [ modifier | modifier le code ]

• (en) Site officiel de la NASA consacre au programme Explorer
• (en) Les missions Explorer lancees par les fusees Juno I et Juno II
• (en) Brochure de la NASA publiee pour les 40 ans du programme Explorer

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