Mars Express - Définition
Mars Express est le nom d'une mission spatiale de l'Agence spatiale européenne (ESA), qui a pour objectif l'étude de Mars.
C'est la première mission de l'ESA de mise en orbite d'une sonde spatiale sur une autre planète que la Terre. Ce projet fait suite à la sonde Rosetta, dont Mars Express reprend les éléments principaux. Elle est elle-même à l'origine de Venus Express, sonde dont le lancement a eu lieu le 9 novembre 2005.
Objectifs
Suite à l'échec de la mission russe Mars 96, l'ESA a décidé de reprendre une partie des objectifs de la mission et a ainsi constitué la mission Mars Express.
Ses objectifs sont la recherche de traces d'eau et de vie passées ou présentes sur la planète Mars, mais aussi sa cartographie, l'étude de la composition de sa surface et de son atmosphère.
Présentation
Mars Express comprend :
Beagle 2
Beagle 2 est un module d'atterrissage Beagle 2. Depuis sa descente sur Mars le 25 décembre 2003 il n'a pu être contacté. Il a été déclaré définitivement perdu par la suite.
Mars Express Orbiter
Mars Express Orbiter est l'orbiteur martien. Il se présente sous la forme d'un corps central en forme de boîte de dimensions 1,5 m x 1,8 m x 1,4 m. Sur une de ses faces est placée une antenne grand gain et sur deux autres, les deux panneaux solaires, hérités des satellites de télécommunication, d'une surface totale de 11,42 m².
Son poids au décollage était de 1 120 kg. La moitié de sa masse au lancement est réservée au carburant.
Concernant la propulsion, le voyage Terre-Mars a été assuré par le quatrième étage de son lanceur Soyouz, Fregat. Le moteur principal de la sonde, pouvant délivrer une poussée de 400 newtons, a servi à freiner Mars Express, pour lui permettre de se satelliser autour de Mars et de rejoindre son orbite de travail. Les corrections de trajectoire durant la phase de croisière sont effectuées par 8 fusées d'appoint, pouvant délivrer une poussée de 10 newtons. En cas de défaillance du moteur principal, les fusées pouvaient également être utilisées par satelliser Mars Express, sans lui permettre d'atteindre son orbite de travail. Il est à noter que le développement des moteurs d'appoint a été réalisé dans le cadre de la mission Cluster.
La durée nominale de la mission était d'une année martienne, soit 687 jours terrestres, et elle devrait ainsi prendre fin le 30 novembre 2005. La mission peut cependant être prolongée d'une année martienne (jusqu'au 31 octobre 2007) supplémentaire, car un surplus de carburant a été emporté.
Le contractant principal de Mars Express est la société EADS Astrium, à Toulouse. Le lancement a été effectué par la société russo-européenne de commercialisation des lanceurs Soyouz, Starsem.
Les instruments scientifiques
Les instruments scientifiques, d'une masse totale de 116 kg, sont les suivants :
| Équipement | Description | Objectifs | Concepteur |
|---|---|---|---|
| OMEGA | Spectromètre dans le visible et le proche infrarouge | Étudie la composition minéralogique de surface et certains aspects de l'atmosphère | Institut d'astrophysique spatiale d'Orsay, France |
| SPICAM | Spectromètre ultraviolet et infrarouge | Étudie la composition de l'atmosphère, notamment le taux d'ozone et de vapeur d'eau | Service d'aéronomie du CNRS de Verrières-le-Buisson, France |
| MARSIS | Antenne radar | Détection de présence d'eau sous forme liquide ou solide sous la surface martienne jusqu'à quelques kilomètres de profondeur | Université de Rome, Italie |
| Planetary Fourier Spectrometer - PFS | Spectromètre infrarouge | Étudie la pression, la température des différents composants de l'atmosphère martienne que sont le dioxyde de carbone (95%), l'eau, le monoxyde de carbone, le méthane et le formaldéhyde ainsi que leur répartition à différentes altitudes | Istituto fisica spazio interplanetario de Rome, Italie |
| ASPERA | Capteur de particules chargées et neutres | Étudie l'échappement des composants atmosphériques martiens dans l'espace en raison des vents solaires | Swedish institute of space physics de Kiruna, Suède |
| High Resolution Stereo Camera - HRSC | Caméra produisant des images en 3D en haute résolution (de 10 mètres par pixel pouvant aller jusqu'à 2 mètres par pixel pour certaines zones précises | Cartographie de la surface de Mars. Par stéréographie, la caméra est également capable de fournir des données topographiques et ainsi permettre la réalisation de Modèles Numériques de Terrain (MNT) avec une meilleure précision que Mola, le laser altimètre américain embarqué sur MGS. | Freie universität Und DLR, Berlin, Allemagne |
| Mars Radio Science Experiment - MaRS | Expérience de radioscience, utilisant le système radio de l'orbiteur | Étudie l'ionosphère, l'atmosphère, la surface et même le sous-sol | Université de Cologne, Allemagne |
Déroulement de la mission
Le lancement eut lieu le 2 juin 2003 à 17 h 45 UTC, par un lanceur Soyouz doté d'un étage supérieur Fregat, depuis le Cosmodrome de Baïkonour au Kazakhstan.
Le 19 décembre 2003, le module Beagle 2 se sépare de la sonde.
Le 25 décembre 2003, l'orbiteur est mis en orbite autour de Mars.
Le 30 décembre 2003, l'orbite de la sonde est modifiée, conformément au plan de mission, d'une orbite équatoriale à une orbite quasi-polaire avec une inclinaison de 86°,et une altitude variant de 298 km à 10 107 km.
Le 14 janvier 2004, la sonde envoie un cliché en couleur, 3D et haute résolution du grand canyon martien, Valles Marineris.
Le 23 janvier 2004, la sonde confirme l'existence d'eau sous forme de glace au pôle sud grâce aux instruments " Omega " et " Spicam ".
En mars 2004, le spectromètre FPS détecte la présence de petites quantités de méthane dans l'atmosphère. La présence de ce gaz, qui a une durée de vie sur Mars de 440 ans s'il n'est pas renouvelé, est intrigante à plus d'un titre. Car il ne peut avoir que deux origines, volcanique et bactérienne. La présence de vie sur la planète rouge est donc peut-être une réalité...
Lors de la conception de SHARAD, une version améliorée du radar MARSIS qui sera embarqué à bord de Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), des simulations informatiques ont mis en évidence que le déploiement de MARSIS pourrait endommager la sonde en se déployant trop rapidement. Il a donc été décidé en avril 2004 de reporter la mise en service de MARSIS. Après enquête, le déploiement des 3 antennes radar constituant MARSIS se fait avec plus d'un an de retard, le 17 juin 2005. Mais après l'échec de nombreuses missions martiennes (Mars 96, Mars Climate Orbiter, Mars Polar Lander et Nozomi), l'ESA ne voulait prendre aucun risque avec une mission qui avait fait jusque-là un quasi-sans faute. Le radar a été mis en fonction le 19 juin et, après une période de tests, il devrait commencer ses premières véritables observations scientifiques le 4 juillet.
Le 13 septembre 2005, une commission d'enquête est créée pour faire la lumière sur la cause du mauvais fonctionnement du spectromètre PFS depuis plusieurs mois. Des vibrations de la sonde dues à son activité ont été avancées pour expliquer la cause du mauvais fonctionnement, sans pouvoir en déterminer l'origine avec précision.
Le 28 septembre, l'ESA annonce la prolongation de la mission de 687 jours, ce qui correspond à une année martienne [1].