Contexte

Dragonfly, un drone spatial d’une demi-tonne, poursuivra l’exploration scientifique de la surface de Titan, une des lunes de Saturne, initiée le 14 janvier 2005 par l’atterrissage de la sonde européenne Huygens.

Le lancement est prévu en juillet 2028. Dragonfly arrivera sur Titan en 2034 et se posera dans le cratère de Selk, pour une exploitation nominale d’au moins deux ans et demi

DragonFly est la quatrième mission New Frontiers de la NASA. Les trois premières étaient New Horizons avec un survol de Pluton en 2015, Juno en orbite autour de Jupiter depuis 2016 et Osiris-Rex autour de l’astéroïde Bennu en 2021 .

Objectifs de la mission Dragonfly

L’exploration de Titan doit pouvoir permettre de répondre aux questions fondamentales suivantes :

Pour aider à répondre à ces questions, la mission Dragonfly va mener les actions suivantes grâce à ses instruments embarqués :

• analyser les composants chimiques et les processus à l'œuvre qui produisent des composés biologiquement pertinents
• mesurer les conditions atmosphériques, identifier les réservoirs de méthane et déterminer les taux de transport
• contrôler les processus qui mélangent les matières organiques avec les anciens réservoirs d'eau liquide de surface ou les océans souterrains.
• rechercher des biosignatures
• rechercher des preuves chimiques d'une vie basée sur l'eau ou les hydrocarbures

L’intérêt scientifique de Titan pour la connaissance du système solaire et l’exobiologie n’est plus à démontrer, surtout depuis la moisson de données collectées par la mission Cassini/Huygens (2004-2017). La descente de la sonde européenne Huygens dans les brumes très opaques entourant Titan a révélé des paysages finalement assez différents de ceux observés sur d’autres satellites du système solaire : la surface de Titan est peu cratérisée, ses reliefs sont modérés, et la glace d’eau semble en être presque absente. 

Des océans d’hydrocarbures

Titan est un corps actif avec un cycle d’hydrocarbures comparable à celui de l’eau sur Terre. Les réactions photochimiques en haute atmosphère entre le diazote et le méthane seraient à l’origine de molécules organiques variées, présentes sous formes d’aérosols ou de phases condensées à la surface de Titan. Ces processus de synthèse pourraient également produire des espèces chimiques clefs pour l’élaboration de formes de vie. C’est tout l’enjeu de la campagne d’exploration de Titan que mènera DragonFly.

Grâce à sa grande mobilité, Dragonfly aura la possibilité d’explorer des dizaines de sites, dont 12 ont déjà été présélectionnés pour un trajet de 175 km. L’atterrissage se fera sur le sol entre les dunes équatoriales de Shangri-La, près du cratère d’impact Selk. Les autres cibles d’exploration incluent des cratères d’impacts, des cryovolcans et des dunes, mais aucun lac ou rivière.

Voler dans une autre atmosphère

La possibilité de réaliser des vols autonomes dans une atmosphère autre que celle de la Terre a été confirmée en 2021 sur Mars par l’hélicoptère Ingenuity, compagnon du rover Perseverance. Quant au choix d’utiliser un aérodyne sur Titan, il est rendu possible par plusieurs facteurs : la faible pesanteur (1,35 m/s2 soit 14% de celle de la Terre), une atmosphère dense et une pression atmosphérique élevée (1,5 bar). 

Les performances maximales du drone dans cet environnement sont une vitesse de 36 km/h et une altitude plafond de 4 km. Pour les atteindre malgré ses presque 900 kg, il est pourvu d’une pile nucléaire MMRTG (Multi Mission Radioisotope Thermoelectric Generator) et de 8 rotors d’1 m de diamètre placés par paires à chaque coin de la structure.

Déroulé du projet

Le projet Dragonfly a été initié en 2019 par la NASA. En 2022, un accord de coopération  a été signé entre la NASA et le CNES pour la mission DragonFly.

Dragonfly devrait embarquer en 2028 à bord du lanceur Falcon Heavy de SpaceX, dont le choix a été confirmé en novembre 2024. 

Pour arriver jusqu’à Titan, une seule assistance gravitationnelle de la Terre est prévue.

Organisation

Dragonfly est une mission de la NASA proposée par le Applied Physics Laboratory (APL) de la John Hopkins University (JHU). 
Le développement de l’instrument DraMS est sous la responsabilité du NASA GSFC (Goddard Space Flight Center).

Le chromatographe en phase gazeuse DraMS-GC, sous-système de DraMS, est fourni par la France. Le CNES est responsable de cette fourniture, développée sous maitrise d’œuvre du LATMOS sous la responsabilité de l’investigatrice principale, Caroline Freissinet.

Acronymes des partenaires :

LATMOS : Laboratoire Atmosphères, Observations Spatiales, UMR CNRS 8190
LPGM : Laboratoire de Génie des Procédés et Matériaux, EA 4032
GSFC : Goddard Space Flight Center
APL : Applied Physics Laboratory - Johns Hopkins University