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ExoMars 2016 en route pour son site de lancement de Baïkonour

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ExoMars comprend deux missions, l'une en 2016 et l'autre en 2018. La première de ces sondes s'apprête à commencer son voyage et va prendre le chemin de son site de lancement de Baïkonour. Ce programme, auquel participe la Russie, est le deuxième de l'Esa à rejoindre la Planète rouge. Les objectifs scientifiques (étude des champs électriques, inventaire complet des espèces chimiques de l'atmosphère martienne, etc.) et technologiques (atterrissage contrôlé, aérofreinage, etc.) de l'Europe sont ambitieux.

Avec ses 4,3 tonnes, ExoMars 2016 est l'engin le plus lourd jamais lancé à destination de Mars, dépassant Curiosity (3,9 tonnes) et les sondes Viking (3,5 tonnes). © Rémy Decourt

La mission ExoMars 2016, dont nous suivons le développement depuis ses débuts, est sur le point de quitter les salles blanches de Thales Alenia Space à Cannes où elle termine les phases d'intégration et de test, pour rejoindre le site de lancement de Baïkonour au Kazakhstan. La campagne de lancement qui inclut le remplissage, les essais fonctionnels finaux et l'intégration sur le lanceur va se poursuivre jusqu'au tir prévu en mars 2016.

Le lancement, à bord d'un Proton russe, est prévu le plus tôt possible à l'intérieur d'une fenêtre de tir qui s'ouvre le 14 mars et se ferme le 25 mars 2016. La sonde arrivera autour de la Planète rouge le 19 octobre 2016, trois jours après la séparation de la capsule Schiaparelli. Quant au satellite, il lui faudra près d'un an pour se placer sur son orbite définitive, en octobre 2017. Les opérations scientifiques devraient débuter toutefois dès le mois de mai 2017.

Cette mission comprend deux parties. L'orbiteur Trace Gaz (TGO) et le démonstrateur d'entrée, de descente et d'atterrissage (EDM, Entry, Descent and Landing Demonstrator Module), plus joliment baptisé capsule Schiaparelli. Avec cet engin, l'Europe apprendra à se poser sur Mars, avec une orientation et une vitesse d'atterrissage contrôlées par un certain nombre de technologies, navigation ou relais de données par exemple, lesquelles seront nécessaires pour les futures missions d'exploration, comme celles qui ramèneront des échantillons martiens. Pour l'Europe, ce sera aussi la deuxième tentative de se poser sur la Planète rouge, après l'échec de Beagle 2 qui n'a jamais donné signe de vie après son atterrissage en décembre 2003.

Installation de l’EDM sur l’orbiteur TGO (Trace Gaz Orbiter) dans l’usine de Cannes de Thales Alenia Space. © Esa, S. Corvaja

Étudier l’atmosphère martienne avec une précision jamais atteinte

À son arrivée autour de Mars, le TGO sera placé sur une orbite fortement elliptique de 20.000 km sur 300 km. Pour circulariser son orbite, l'Agence spatiale européenne utilisera, pour la première fois, la technique de l'aérofreinage, expérimentée avec Venus Express en juin 2014. Elle consiste à utiliser l'atmosphère d'une planète pour modifier l'orbite d'une sonde spatiale. Dans le cas du TGO, le but de cette manœuvre est d'amener le satellite sur une orbite circulaire à 400 kilomètres d'altitude inclinée à 74° avec une période de révolution de deux heures. Le TGO de l'Esa rejoindra alors Mars Global Surveyor (Nasa) qui évolue également à cette altitude.

Il débutera alors une mission d'au minimum cinq ans lui permettant d'étudier avec une précision jamais atteinte la composition de l'atmosphère martienne. Le TGO devra en particulier détecter les gaz présents à l'état de traces, dont l'énigmatique méthane et déterminer s'il est d'origine biologique ou géologique au moyen d'un détecteur à neutrons, une caméra de contexte et deux spectromètres. Ils seront les instruments phares de la mission, à la fois pour la caractérisation de l'atmosphère et la recherche molécules rares comme le méthane. TGO réalisera un inventaire complet des espèces chimiques car elles pourraient être révélatrices d'une activité géologique récente, voire biologique.

Quant aux 600 kg de Schiaparelli, ils feront la route entre la Terre et Mars à bord de l'orbiteur TGO. La capsule s'en séparera trois jours avant d'atteindre la Planète rouge et entrera dans l'atmosphère martienne à quelque 21.000 km/h. Elle se posera dans Meridiani Planum, une plaine s'étendant sur 1.100 km et localisée dans la région d'Arabia Terra. La traversée de l'atmosphère martienne se fera à l'intérieur de deux boucliers thermiques qui lui permettront de résister à des températures allant jusqu'à 1.850 °C. L'atterrissage proprement dit se fera sous un parachute et à l'aide de neuf rétrofusées, sous le contrôle d'un système radar altimètre Doppler. Les deux boucliers ont été conçus et construits par Airbus Defence & Space.

Schiaparelli embarque une petite charge utile qui fonctionnera pendant seulement une semaine, au mieux (la capsule n'a pas de panneaux solaires). Un ensemble de plusieurs instruments mesurera de nombreux paramètres météorologiques à proximité du site d'atterrissage et fournira également les premières mesures de champs électriques qui peuvent apparaître lorsque des grains de poussières en suspension dans l'atmosphère sont frottés les uns sur les autres.

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