vignette|New Horizons est la première mission du programme New Frontiers. Le programme New Frontiers est un programme de la NASA qui regroupe des missions d'exploration du système solaire dont le coût est plafonné à un milliard de dollars. Il est mis en place en 2002 en s'inspirant du programme Discovery qui, lui, rassemble des missions ayant le même objectif tout en étant deux fois moins coûteuses. Courant 2019 trois sondes spatiales rattachées au programme New Frontiers sont en opération : New Horizons (premier survol de la planète naine Pluton), Juno (placée en orbite autour de Jupiter) et OSIRIS-REx (mission de retour d'échantillons d'un astéroïde). Une quatrième mission, Dragonfly a été sélectionnée en 2019 et devrait être lancée à destination de Titan en 2028.
Historique et objectifs du programme Au début des années 1990 la NASA met en place le programme Discovery qui regroupe des missions d'exploration du système solaire dont le coût hors lancement est inférieur à 450 millions de dollars. L'objectif de ce programme était de garantir des lancements réguliers de nouvelles missions (théoriquement tous les 2 ans) sans avoir à soumettre leur sélection à un accord du Congrès américain grâce au plafond retenu et à un système de sélection rigoureux. Le coût de ces missions limitait toutefois fortement la diversité des instruments emportés et excluait l'exploration des planètes externes (Jupiter et au-delà). Le programme New Frontiers est créé en 2002 selon le même principe mais en fixant un plafond à un milliard de dollars (valeur actualisée en 2015). Une mission New Frontiers est retenue après un appel à propositions suivi d'une sélection mais, contrairement au programme Discovery, les objectifs du projet retenu doivent faire partie des axes d'étude listés par le dernier rapport des sciences planétaires établi tous les 10 ans par la communauté scientifique. Comme pour les missions Discovery et contrairement aux missions du programme Flagship non plafonnées, le Congrès n'intervient pas dans la décision de lancer ces missions qui ne sont limitées que par l'enveloppe budgétaire accordée au programme. Toutefois cette dernière contrainte peut fortement ralentir la cadence des lancements qui avait été fixée initialement à 5 ans. Ainsi au début des années 2010, la crise financière qui touche la NASA, impose un report de la sélection de la quatrième mission de plus de deux ans .
Missions en cours
Début 2025 une mission est en développement (Dragonfly (sonde spatiale)) et trois missions sont toujours en vol mais ont rempli leurs objectifs principaux.
New Horizons (2006-2025)
New Horizons est la première mission du programme New Frontiers. La sonde spatiale a été lancée le vers Pluton qu'elle a atteint le , après avoir utilisé l'assistance gravitationnelle de Jupiter. La sonde spatiale poursuit ensuite sa route et effectue pour la deuxième fois de sa mission une première spatiale en survolant le Arrokoth ; un petit corps de la ceinture de Kuiper. La sonde spatiale poursuit depuis sa recherche d'un autre petit corps à étudier (situation début 2025).
Juno (2011-2025) vignette|La sonde spatiale Juno.
La sonde spatiale Juno est chronologiquement la deuxième mission du programme. Elle doit poursuivre les premières investigations menées par la sonde Galileo sur la composition de la couche supérieure de son atmosphère. L'objectif est non seulement de mieux comprendre la genèse et la nature du système solaire mais également de mieux comprendre les planètes géantes extérieures en général. Son lancement a eu lieu le , La sonde s'est placée sur une orbite polaire autour de Jupiter le pour étudier le champ magnétique de la planète. La phase scientifique de la mission débute après la mise en orbite autour de Jupiter le . Juno commence ses observations, depuis une orbite polaire très elliptique d'une période de cinquante-trois jours qui fait passer la sonde à très basse altitude au-dessus de la planète de pôle en pôle, en évitant en grande partie la ceinture de radiations très intense, susceptible de l'endommager. La phase scientifique de la mission initiale comprend trente-six survols de la planète et est planifiée sur vingt mois. Un problème rencontré au niveau de la propulsion principale en ne permet pas de faire passer la sonde spatiale sur l'orbite courte de quatorze jours visée. Pour réaliser le nombre souhaité de survols, la mission est prolongée jusqu'en 2021. En , la NASA décide de prolonger la mission jusqu'en .
OSIRIS-REx (2016-2023)
vignette|Vue d'artiste d'OSIRIS-REx à proximité immédiate de l'astéroïde.
OSIRIS-REx (Origins Spectral Interpretation Resource Identification Security Regolith Explorer) est la troisième mission du programme. Elle doit ramener sur Terre un échantillon du sol de l'astéroïde (101955) Bénou pour permettre son analyse. La sonde procédera sur place à une étude de l'astéroïde à l'aide de spectromètres et d'un LIDAR. La composition de l'échantillon doit contribuer à améliorer notre connaissance du mode de formation du système solaire. La mission a été sélectionnée en et lancée le . La sonde spatiale, après deux années de transit, se place en orbite autour de l'astéroïde Bénou début . Après une phase de reconnaissance et d'étude, la sonde spatiale effectue le prélèvement des échantillons de sol de l'astéroïde (122 grammes) le . Le retour sur Terre de la capsule contenant ces échantillons a eu lieu le . La sonde spatiale doit alors débuter une nouvelle mission ayant pour objectif l'étude de l'astéroïde géocroiseur Apophis autour duquel elle se placera en orbite en 2029.
Dragonfly (2027- décennie 2040)
vignette|Dragonfly à la surface de Titan (vue d'artiste).
Dragonfly (libellule en anglais) est une mission d'exploration du système solaire de l'agence spatiale américaine, la NASA, dont l'objectif est d'étudier Titan, la plus grosse des lunes de Saturne. La mission exploite la présence d'une atmosphère dense et d'une gravité relativement peu élevée : elle met en œuvre un aérobot de type aérogire qui effectuera de multiples vols de courte durée pour étudier la basse atmosphère et la surface de Titan. Dragonfly est un des deux finalistes retenus en pour la quatrième mission du programme New Frontiers qui regroupe des sondes spatiales chargées d'explorer le système solaire avec un coût est plafonné à un milliard de dollars. La NASA a sélectionné cette mission en . Celle-ci doit décoller en 2028https://science.nasa.gov/missions/dragonfly/nasas-dragonfly-to-proceed-with-final-mission-design-work/ Description mise à jour de la mission Dragonfly sur le site de la NASA. et se poser sur Titan en 2036.
Quatrième mission du programme vignette|Concept mis en œuvre pour Venus In-Situ : ballon survolant la surface de Vénus.
Historique Début 2011 cinq missions candidates sont pressenties pour la quatrième mission du programme (les cinq premières listées ci-dessous). Mais les missions scientifiques de la NASA subissent de fortes réductions budgétaires liées à la crise économique en cours aggravée par les dépassements du télescope spatial JWST. Le budget de la NASA proposé début 2014 entraîne la mise en suspens du programme New Frontiers. Début 2015, la NASA réintègre le programme dans ses prévisions budgétaires. Un appel à propositions est lancé fin 2016. Il est prévu à l'époque qu'une pré-sélection débouchant sur des études approfondies soit finalisée en puis que la sélection finale soit effectuée en . Les propositions de mission doivent porter sur un des six thèmes énoncés dans le plan stratégique et le plan scientifique de la NASA de 2014 : Mission de retour d'échantillon de la surface d'une comète Mission de retour d'échantillon du sol prélevé dans le bassin Pôle Sud-Aitken près du pôle sud de la Lune. Mondes océaniques : Encélade et/ou Titan Sonde atmosphérique de Saturne Étude des astéroïdes troyens orbitant aux points de Lagrange L4 ou L5 de la planète Jupiter. Étude de la composition et les caractéristiques de la surface de Vénus visant à répondre aux deux objectifs suivants : formation des planètes terrestres et modalités de l'évolution de Vénus depuis son origine sans doute similaire à celle de la Terre.
Propositions Une douzaine de propositions sont remises et étudiées en 2017 par la NASA qui souhaite en retenir 2 à 3 finalistes pour la fin de cette année. La mission sera choisie parmi ces finalistes mi-2019 pour un lancement qui devrait avoir lieu avant fin 2025. Selon les missions le temps de transit jusqu'à l'objectif sera compris entre quelques jours (mission vers la Lune) et 12 ans (Saturne et ses satellites). Le développement de la sonde spatiale, des instruments scientifiques et la conduite des opérations doivent s'inscrire dans une enveloppe de 850 millions US$. 150 millions US$ sont octroyés pour l'acquisition du lanceur.
Étude de Vénus : VISAGE
La mission VISAGE Venus In Situ Atmospheric and Geochemical Explorer doit étudier la composition et les caractéristiques de la surface de Vénus. La sonde doit extraire et analyser un échantillon du sol vénusien et doit également mesurer les éléments et la composition minéralogique de la surface.
Moonrise vignette|Configuration possible de la sonde South Pole-Aitken Basin Sample Return.
La sonde MoonRise a comme objectif de rapporter sur Terre un échantillon de la croute lunaire ancienne qui serait extraite près du Pole Sud lunaire.
Comet Astrobiology Exploration SAmple Return vignette|Vue d'artiste de CAESAR.
La mission CAESAR a comme objectif de ramener sur Terre des échantillons du noyau de la comète 67P/Tchourioumov-Guérassimenko prélevés à un ou plusieurs endroits du noyau ainsi que dans la queue de la comète. L'objectif est de mieux connaitre la composition du système solaire au tout début de sa formation déjà étudiée. La comète a déjà été étudiée par la sonde spatiale européenne Rosetta ce qui permet de disposer d'un grand nombre d'informations autant sur la stratégie à adopter pour le recueil des échantillons que sur les caractéristiques de la comète.
Trojan Tour and Rendezvous Trojan Tour and Rendezvous est un projet qui vise à explorer plusieurs astéroïdes troyens, petits corps orbitant aux points de Lagrange L4 ou L5 de la planète Jupiter. Cette mission devrait fournir des éléments sur la composition minéralogique et élémentaire de la surface ainsi que la géologie de certains de ces astres. La sonde devrait être équipée de plusieurs instruments scientifiques, dont un spectromètre ultra-violet et un lidar .
Saturn Probe
vignette|La sonde Galileo. Une première version de sonde spatiale destinée à étudier l'atmosphère de Saturne avait été proposée lors de l'appel à propositions de 2011 resté sans suite. Saturn Probe était une mission de type orbiteur qui devait étudier avec précision l'atmosphère de Saturne, comme l'a en partie fait la mission Galileo pour Jupiter. Elle aurait notamment pour but de déterminer l'abondance des gaz nobles et la structure de l'atmosphère de la planète. Parmi les nombreux instruments que la sonde devrait emporter se trouvaient un spectromètre de masse neutre (NMS) ainsi qu'un oscillateur ultra stable (USO) .