BepiColombo, une mission ESA/JAXA à l’accent français
BepiColombo, la mission d’exploration de Mercure lancée par l’ESA et la JAXA, s’apprête à effectuer ce 10 avril une manœuvre cruciale d’assistance gravitationnelle pour ajuster sa trajectoire. Les scientifiques de huit laboratoires français, qui ont contribué à la conception de six instruments embarqués à bord de BepiColombo, vont profiter de ce survol de la Terre pour étalonner et tester leurs instruments.
Lancée en octobre 2018, la mission BepiColombo passera à seulement 12 700 kilomètres de la Terre le 10 avril à environ 6h25 CEST (heure de Paris). Cette manœuvre, qui met à profit la gravité de la Terre, donnera de l’élan à BepiColombo et courbera sa trajectoire vers le centre du Système solaire.
Malgré les circonstances particulières liées à la pandémie de coronavirus, et notamment le fait que les membres de l’équipe de contrôle de mission de l’ESA et les scientifiques travaillent de chez eux, la préparation à ces opérations s’est déroulée normalement.
Elsa Montagnon, responsable des opérations de vol de la sonde BepiColombo au Centre européen des opérations spatiales de l’ESA situé à Darmstadt (Allemagne) : « Toutes les commandes de vol ont été générées, toutes les opérations sont chargées à bord, tout est nominal pour la manœuvre d’assistance gravitationnelle. La sonde est extrêmement stable, ce qui nous a beaucoup aidés ces derniers temps.»
« Nous télétravaillons depuis le 16 mars, et cela nous a obligés à changer fortement notre mode de travail. Quand nous serons à nos consoles vendredi, nous devrons également veiller à nous montrer disciplinés en restant chacun dans notre espace personnel.»
Une forte contribution française
BepiColombo se compose de deux orbiteurs scientifiques : l’orbiteur planétaire de Mercure (MPO ou « Bepi ») de l’ESA et l’orbiteur magnétosphérique de Mercure (MMO ou « Mio ») de la JAXA. Construit par l’ESA, le module de transfert vers Mercure (MTM) transporte les orbiteurs jusqu’à Mercure en combinant un système de propulsion hélioélectrique et plusieurs manœuvres d’assistance gravitationnelle, dont le survol de la Terre, imminent, deux survols de Vénus et six survols de Mercure avant les insertions en orbite de MPO et Mio.
C’est le CNES, l’Agence spatiale française, qui assure pour l’ensemble des partenaires nationaux la maîtrise d’ouvrage de la contribution française à BepiColombo. Celle-ci est particulièrement importante sur l’orbiteur Mio de la JAXA, avec une participation à la réalisation de cinq instruments, trois dans l’ensemble instrumental de mesure d’ondes plasma, et deux dans celui de mesure des particules chargées.
Analyser la magnétosphère et la surface de Mercure
Dominique Delcourt, directeur de recherches CNRS, directeur du Laboratoire de physique et chimie de l’environnement et de l’espace (Orléans) et scientifique principal au Laboratoire de Physique des Plasma (Paris) de MSA, le spectromètre de masse ionique, nous parle de « son » instrument.
« Nous avons travaillé avec une équipe japonaise et deux équipes allemandes pour concevoir un spectromètre capable de caractériser avec une très grande précision la matière qui est éjectée de Mercure sous l’effet du bombardement météoritique ou du rayonnement solaire. MSA est capable de distinguer des atomes lourds séparés de seulement une unité de masse atomique, comme le potassium et le calcium.»
En plus de l’analyse des ions présents dans la magnétosphère, il sera ainsi possible, sans s’y poser, d’avoir une idée des processus géologiques à la surface de Mercure, la planète rocheuse de notre Système solaire la plus proche du Soleil, et d’établir sa composition.
Premier test dans la magnétosphère terrestre
Une fois en orbite autour de Mercure, l’orbiteur Mio tournera sur lui-même pour effectuer des mesures à 360° de son environnement. Mais pendant le voyage, Mio et ses instruments sont protégés derrière un bouclier thermique qui ne permet au spectromètre de n’observer que dans la direction du mouvement. Le survol de la Terre est un moment très important de la mission, qui validera une première fois le travail de l’équipe internationale de MSA.
« Nous pourrons effectuer dans la magnétosphère terrestre, cette cavité magnétique autour de notre planète, des mesures d’ions que nous ne pouvons pas faire dans le milieu interplanétaire pendant la phase de ‘croisière’ ; nous attendons donc avec impatience de recevoir nos premiers paquets de données ! » conclut Dominique Delcourt.
La Lune avant Mercure
Parmi les autres instruments, la France a contribué à PHEBUS, le spectromètre UV embarqué à bord de l’orbiteur MPO de l’ESA, par l’intermédiaire du Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations spatiales (LATMOS), en coopération avec une équipe japonaise et une équipe russe.
Lorsqu’il sera en orbite autour de Mercure, PHEBUS étudiera son exosphère (haute atmosphère) ; il caractérisera sa composition et sa dynamique et étudiera les relations entre la surface et l’exosphère. Ces observations pourront notamment aider à comprendre comment se renouvelle l’atmosphère de Mercure.
L’équipe du spectromètre mettra à profit le survol de la Terre pour effectuer un étalonnage sur la Lune. Éric Quémerais, responsable scientifique de PHEBUS au LATMOS :
« Le spectre solaire réfléchi par la Lune dans l’ultraviolet est bien connu et a été observé par de nombreux instruments par le passé, dont plusieurs orbiteurs terrestres dédiés à la caractérisation de l’irradiance spectrale solaire. Nous disposons d’une base de données d’observations qui pourront être comparées aux observations de PHEBUS. Nous pourrons ainsi vérifier l’étalonnage absolu du spectromètre déterminé par des mesures au laboratoire avant le lancement de la mission. »
Pour en savoir plus
BepiColombo sur le site du CNES
« Comment BepiColombo va sonder Mercure » sur le site du CNRS
Liste des laboratoires du CNRS impliqués dans la mission BepiColombo
Le spectromètre de masse MSA sur le site du LPP, le Laboratoire de Physique des Plasmas (Observatoire de Paris–PSL/CNRS/Ecole polytechnique/Université Paris-Sud/Sorbonne Université)
Le spectromètre UV Phebus sur le site du LATMOS, le Laboratoire Atmosphères, Milieux et Observations Spatiales (CNRS/UVSQ/Sorbonne Université)
Conférence internationale Mercury 2021 du 8 au 11 juin 2021 à Orléans
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