MARSIS, le radar de Mars Express, est prêt à se mettre au travail

Tous les instruments de la sonde de l'ESA, conçus pour étudier l'atmosphère, la surface et la subsurface de Mars, sont désormais opérationnels.

MARSIS (acronyme de Mars Advanced Radar for Subsurface et Ionosphere Sounding – Radar de pointe pour le sondage de la subsurface et de l'ionosphère de Mars) est équipé de trois antennes : deux bras "dipolaires" de 20 mètres et un bras "monopolaire" de 7 mètres orienté de manière perpendiculaire à ceux-ci. Il est le premier instrument à pouvoir ainsi scruter ce qui se trouve en dessous de la surface martienne.

Le déploiement en trois étapes des bras du radar, et les essais entrepris par la suite pour vérifier l'intégrité du satellite, se sont déroulés du 2 mai au 19 juin. Le déploiement du premier bras s'est achevé le 10 mai. Ce bras, initialement bloqué en mode déverrouillé, a pu être libéré grâce au réchauffement produit par le rayonnement solaire sur ses charnières.

Les leçons acquises au cours de cette première opération ont permis de déployer avec succès le second bras de 20 mètres, le 14 juin. La mise en place – plus aisée – du troisième bras a été enfin déclenchée le 17 juin par l'équipe au sol du Centre européen d'Opérations spatiales (ESOC) de Darmstadt (Allemagne).

Le 19 juin, le radar a été mis en marche et a subi avec succès un essai de transmission des ondes radioélectriques à travers l'espace.

L'instrument fonctionne en envoyant, de nuit, un flux codé d'ondes radioélectriques vers Mars et en analysant les différents échos captés en retour. Les chercheurs utilisent ces données pour étudier la structure de la surface et de la subsurface martiennes. L'eau constitue l'objectif principal de leurs recherches, mais MARSIS a bien d'autres capacités. Il peut utiliser la même méthode, de jour pour étudier les structures de la haute atmosphère martienne.

Avant d'entamer ses observations scientifiques, le radar doit subir une phase de recette. Il s'agit d'une procédure de routine permettant de tester les performances de tout instrument spatial à partir d'objectifs réels in situ. Dans ce cas précis, la phase de recette durera environ dix jours, le temps de parcourir 38 orbites. Elle débutera le 23 juin pour s'achever le 4 juillet.

Au cours de cette phase, MARSIS visera verticalement la surface de Mars (pointage au nadir) lorsque son orbite elliptique sera la plus proche de la planète rouge (autour de son péricentre). Il observera alors une portion de la surface martienne située entre 15° S et 70° N de latitude, couvrant des zones d'un grand intérêt comme les plaines nordiques ou la région du dôme de Tharsis, ce qui offre la possibilité d'enregistrer, dès ce stade, des découvertes intéressantes.

Les observations scientifiques normales de MARSIS débuteront le 4 juillet, lorsque les opérations de recette auront pris fin. Au cours de cette phase initiale, le radar observera la face du globe martien plongée dans la nuit, ce qui facilitera les sondages effectués sous la surface dans la mesure ou les signaux basse fréquence utilisés par l'instrument pour pénétrer le sol de Mars à une profondeur pouvant atteindre 5 kilomètres ne sont pas perturbés alors par les effets de l'ionosphère.

Jusqu'au 20 juillet, le radar explorera, en pointant au nadir, toute la surface martienne comprise entre 30°de latitude sud et 60°de latitude nord, dont les plaines du nord qui pourraient avoir recélé autrefois d'importantes quantités d'eau.

Le radar MARSIS fonctionne à une altitude maximale de 800 kilomètres pour le sondage de la subsurface et de 1200 kilomètres pour l'étude de l'ionosphère. À partir du 20 juillet et jusqu'à la mi-décembre, Mars Express opérera de jour en utilisant des ondes de fréquence plus élevées pour sonder le sol de manière superficielle et entamer l'étude de l'atmosphère.

"C'est grâce à une coopération exemplaire entre experts travaillant des deux côtés de l'Atlantique que nous avons pu surmonter le défi que représente la mise en œuvre d'un instrument comme MARSIS, lancé pour la première fois dans l'espace" a souligné le Professeur David Southwood, Directeur du Programme scientifique de l'ESA. "Cet effort en valait vraiment la peine car MARSIS nous permet d'aborder un terrain jusqu'ici inconnu, quelles que soient les découvertes qu'il permettra de faire. La sonde Mars Express de l'ESA fonctionne parfaitement et elle constitue l'une des missions les plus importantes lancées à ce jour vers Mars".

Note aux rédactions

L'instrument MARSIS a été développé par l'Université de Rome, en partenariat avec le Jet Propulsion Laboratory de la NASA (JPL), à Pasadena, en Californie. Son équipe scientifique est dirigée par le Professeur Giovanni Picardi. Il est le premier instrument capable d'observer ce qui se passe en dessous de la surface de Mars, grâce à l'utilisation d'ondes hyperfréquences réfléchies par les différentes couches du sous-sol. L'un de ses premiers objectifs est de détecter la présence éventuelle de glace d'eau et de caractériser les couches sédimentaires souterraines. MARSIS permettra également de recueillir des données sur l'ionosphère martienne et d'en réaliser une cartographie altimétrique à grande échelle, dans la mesure ou cette région électriquement chargée de la haute atmosphère réfléchit également les ondes radioélectriques.

La sonde Mars Express a été lancée le 2 juin 2003 et a atteint la planète rouge le jour de Noël de la même année. Il était prévu de déployer les trois bras d'antenne de l'instrument MARSIS en avril 2004, vers la fin de la phase de recette de l'orbiteur. Des simulations réalisées sur ordinateur ont fait apparaître un risque de rebond des antennes pendant le déploiement, potentiellement dommageable pour la sonde et ses instruments. L'ESA a alors décidé de suspendre ce déploiement jusqu'à ce que le fournisseur des bras (le JPL) et le maître d'œuvre du satellite (Astrium, France) aient procédé, avec les experts de l'Agence, aux analyses et aux simulations nécessaires. Après que l'on eut estimé l'importance des risques et définit des scénarios permettant de les réduire, l'ESA a décidé de procéder au déploiement des antennes de MARSIS en mai 2005.

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Fred Jansen
ESA, Responsable Mission Mars Express
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Agustin Chicarro
ESA, Responsable scientifique Mars Express
E-Mail : agustin.chicarro @ esa.int

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