Sciences

Scénario de mission de Mars Express

Dossier - L'armada martienne : MER, Mars Express, Spirit, Opportunity, Beagle II
DossierClassé sous :Astronautique , sonde , martienne

-

Phénomène sans précédent dans l'histoire, ce n'est pas moins de sept engins spatiaux qui seront en activité sur ou autour de la planète rouge au début de l'année prochaine afin de l'étudier dans ses moindres détails.

  
DossiersL'armada martienne : MER, Mars Express, Spirit, Opportunity, Beagle II
 

La mission a été lancée le 2 juin 2003 à bord d'une fusée Soyouz/Fregat depuis le cosmodrome de Baïkonour. Après environ sept mois de croisière, Mars Express larguera la sonde Beagle-II vers son site d'atterrissage le 19 décembre. Six jours plus tard Beagle-II entrera dans l'atmosphère de Mars freinée par son bouclier thermique. Arrivée en vitesse sub-sonique, le bouclier sera largué et deux parachutes successifs seront déployés qui ralentiront la vitesse de descente. Peu de temps avant l'impact, des airbags seront gonflés et la sonde finira sa descente en chute libre après avoir largué son parachute. Après plusieurs rebonds, la sonde se stabilisera et les airbags seront séparés libérant la sonde qui tombera sur le sol. Lors de la première communication avec un orbiteur, Beagle-II doit émettre une musique du groupe britannique BLUR. La réception de cette musique sera le signal que la sonde a convenablement atterri et que la phase la plus critique de la mission est un succès. Ensuite, les opérations scientifiques de la sonde pourront alors commencer.

Largage Beagle : le 20 décembre Beagle-II est largué de Mars Express. Il faudra cependant 5 jours avant qu'il n'atteigne Mars après une croisière autonome et non pilotée. © ESA

Au même moment ce jour de Noël, Mars Express sera insérée en orbite martienne par l'allumage de son moteur principal. Le satellite restera deux semaines sur cette orbite intermédiaire afin de vérifier son fonctionnement correct. L'orbite de travail, d'environ 260 x 11.500 km, inclinée de 86,35° sur l'équateur et de 7,5 heures de période, sera atteinte vers le 15 janvier. Le mois suivant sera mis à profit pour vérifier et tester l'ensemble des instruments scientifiques. C'est donc vers la mi-février que la phase d'observation scientifique de Mars pourra enfin débuter.

Le choix d'une orbite elliptique pour la mission résulte d'un compromis entre la quantité d'instruments (environ 200 kg y compris Beagle-II) que l'on peut embarquer et une orbite polaire circulaire basse altitude plus favorable aux observations globales et à haute résolution. Les avantages d'une telle orbite sont la possibilité d'effectuer une cartographie globale depuis des distances de quelques milliers de kilomètres avec les mêmes optiques des instruments. Elle permet aussi d'explorer l'environnement ionisé de la planète sur une grande gamme de distance à la planète ce qui est tout à fait intéressant.

Le radar de sondage MARSIS de Mars Express est l'un des instruments dont les résultats seront les plus attendus par les scientifiques. Ce radar doit en effet sonder le proche sous-sol de Mars jusqu'à 4 - 5 km afin de détecter sur l'ensemble de la planète la glace dans le sol et la transition glace solide - eau liquide. Si cette eau liquide est détectée, on peut raisonnablement penser que des bactéries y sont présentes. Mais Marsis ne nous dira rien sur ce sujet et il faudra attendre l'envoi de missions bien plus ambitieuses pour résoudre cette énigme. © ESA

La durée de la mission nominale d'environ deux années terrestres permettra d'effectuer près de 2 300 orbites autour de Mars. Les capacités en ergol du satellite autoriseront, si tout se passe bien, de prolonger la durée de la mission de deux années supplémentaires portant le nombre d'orbites utiles à plus de 4 700. Ce nombre de révolution autour de Mars parait important mais les prédictions faites par les scientifiques révèlent qu'en pratique la mission étendue sera sans doute nécessaire pour remplir la totalité des objectifs avec un minimum de redondance donc de sécurité. En effet, la capacité de transmission des informations vers la Terre constitue une forte limitation pour la récupération des données scientifiques. L'Europe n'ayant pas d'antennes de grands diamètres (64 mètres) comme le Deep Space Network de la NASA, Mars Express utilisera tout d'abord une unique antenne de 34 mètres à New Norcia en Australie et devrait pouvoir utiliser en 2006, soit pendant la phase de la mission dite étendue, une deuxième antenne à Villafranca en Espagne.

Du fait de l'importante variation de la distance entre la Terre et Mars (entre 60 et plus de 350 millions de kilomètres), la vitesse de transmission des données est elle-même extrêmement variable de 28 kbits/sec à 228 kbit/sec ce qui correspond respectivement à 800 et 6.500 Mbit/jour. Mais ces hauts débits de transmission ne seront accessibles que 500 jours après le début de la mission. On réalise ainsi que ces contraintes rendent particulièrement délicates la programmation des premières semaines d'observation qui concernent les régions de l'hémisphère Sud, régions qui ne seront à nouveau observables que fin 2005. On s'aperçoit en définitive que pour que Mars Express remplisse quantitativement ses objectifs scientifiques, il est impératif que le satellite fonctionne à plein régime pendant deux voire quatre années autour de Mars.