Venus Express prête à décoller vers l’énigmatique Vénus

Cette nouvelle sonde planétaire de l’Agence spatiale européenne aura pour mission de lever une partie des mystères qui enveloppent Vénus, notre planète sœur dont la surface brûlante est dissimulée par une épaisse couche de nuages.

Le mouvement des planètes dans le Système solaire permettra ce jour-là à Venus Express de profiter d’une fenêtre de lancement offrant la meilleure trajectoire possible. En effet, tous les dix-neuf mois, Vénus se trouve en un point de l’espace qui peut être atteint moyennant une consommation d'ergols minimale. Pour profiter de cette conjoncture, l'ESA a décidé de lancer Venus Express au cours de la prochaine fenêtre qui s'ouvrira le 26 octobre et se refermera environ un mois plus tard, le 24 novembre.

Compte tenu du mouvement relatif de la Terre et de Vénus ainsi que de la rotation de notre planète sur elle-même, on ne dispose, lors de ces fenêtres, que de quelques secondes par jour pour lancer une mission. La première possibilité de lancement de Venus Express est donc le 26 octobre à 6h43 (heure de Paris) ou 10h43 (heure locale).

Il faudra seulement 163 jours à Venus Express, soit un peu plus de cinq mois, pour atteindre Vénus. L'exploration proprement dite commencera donc en avril 2006, lorsque Vénus accueillera enfin une sonde spatiale entièrement européenne, plus de dix ans après la dernière mission à destination de cette planète.

L'odyssée commence à Baïkonour

C'est une fusée Soyouz-Frégate, l'un des lanceurs les plus fiables au monde, qui doit placer Venus Express sur sa trajectoire. Cette fusée, approvisionnée par la société euro-russe Starsem, se compose de trois étages principaux et d'un étage supérieur (Frégate) qui emportera la sonde de l’ESA vers sa destination finale.

L'injection de Venus Express sur la trajectoire interplanétaire qui l’amènera autour de Vénus se décompose en trois phases. La première phase, d’une durée de neuf minutes, se déroule sur une trajectoire ascensionnelle pratiquement verticale au cours de laquelle les trois étages de la fusée se séparent successivement et propulsent Soyouz à environ 190 kilomètres d'altitude.

Au cours de la deuxième phase, le composite Frégate-Venus Express, qui se sera alors séparé de Soyouz, sera injecté sur une orbite d’attente circulaire autour de la Terre, en direction de l'est. L'injection sera assurée par la première mise à feu du moteur Frégate qui doit avoir lieu à 6h52 heure de Paris (4h52 GMT).

La troisième phase débutera à 8h03 (heure de Paris), soit environ une heure vingt minutes après le décollage et après un tour pratiquement complet de la Terre. Au-dessus de l'Afrique, Frégate se rallumera une seconde fois pour quitter l'orbite terrestre et se diriger sur une trajectoire hyperbolique qui l'amènera vers Vénus.

Après cette mise à feu, Frégate libèrera doucement Venus Express en déclenchant un mécanisme de séparation. La mission du lanceur s’achèvera avec cette dernière opération.

Intense activité au sol pour la réussite de la mission

A 8h21 (heure de Paris), séparée de l’étage Frégate, Venus Express s’animera sous l’effet d’une série d'ordres donnés automatiquement à bord pour commander l'activation de ses systèmes de propulsion et de régulation thermique, le déploiement de ses panneaux solaires ainsi que des manœuvres d'orientation de la sonde dans l'espace.

A partir de ce moment, la sonde passera sous le contrôle du Centre européen d'opérations spatiales (ESOC) de l'ESA pour toute la durée de la mission. L'équipe de conduite des opérations en vol coordonnera et gèrera un réseau de stations sol et d'antennes de l'ESA réparties dans le monde entier pour communiquer régulièrement avec la sonde.

La station de New Norcia, en Australie, et celle de Kourou, en Guyane, entreront alors à leur tour en communication avec Venus Express au cours de la phase initiale de la mission. Environ deux heures après le lancement, la station australienne aura le privilège de recevoir un signal confirmant que la sonde est en bon état.

Au cours de cette phase initiale de la mission, l'ESOC ayant pris le contrôle total des opérations, le véhicule spatial sera alors pleinement activé. Cette phase comprendra également deux mises à feu des propulseurs de Venus Express pour corriger d'éventuelles erreurs de trajectoire après la séparation de Frégate.

Le 28 octobre, la toute nouvelle station de Cebreros en Espagne, dotée d'une antenne de 35 mètres, commencera à prendre une part active aux opérations du réseau sol afin de relayer les informations entre l'ESOC et Venus Express. Pendant la phase de croisière et lorsque le véhicule spatial sera parvenu à destination, Cebreros sera le principal point de relais des informations entre l'ESOC et Venus Express.

Vénus en vue

Au cours de son odyssée de 163 jours, Venus Express va parcourir quelque 400 millions de kilomètres à la vitesse moyenne de 28 kilomètres par seconde par rapport au Soleil. Après une période initiale de mise en service, la sonde passera en régime de croisière sans qu'il soit prévu aucune opération spécifique, hormis les contrôles de routine de ses sous-systèmes et de ses instruments scientifiques et, éventuellement, quelques corrections minimes de trajectoire.

Le suspens reprendra le 6 avril 2006, au terme de la phase de croisière, lorsque la sonde devra effectuer une délicate manœuvre de freinage pour être capturée par l'orbite vénusienne. L'énergie nécessaire à l'insertion sur l'orbite de Vénus est considérable et nécessite que le moteur principal fonctionne pendant environ 51 minutes.

Cette manœuvre placera la sonde sur une orbite de capture fortement elliptique dont le périastre (point le plus proche de la surface de Vénus) se situe à 250 kilomètres du pôle nord, et l'apoastre (point le plus éloigné de la surface de Vénus) à environ 350 000 kilomètres du pôle sud.

Au terme de cette période initiale de 10 jours sur l'orbite de capture, Venus Express allumera de nouveau son moteur principal et six jours plus tard, après une série de petites manœuvres orbitales, la sonde sera injectée sur son orbite opérationnelle définitive : une orbite polaire elliptique parcourue en 24 heures qui la fera s'approcher jusqu'à une distance de 250 kilomètres de Vénus et s'en éloigner jusqu'à 66 000 kilomètres.

L'orbite de capture pourrait déjà permettre de procéder aux premières observations scientifiques, mais la phase scientifique nominale ne commencera que le 4 juillet 2006, après la mise en service de la sonde et des instruments embarqués.

Les sept instruments à bord de Venus Express constituent un ensemble de diagnostic sans précédent, conçu pour étudier l'atmosphère épaisse et énigmatique de Vénus, une atmosphère si dense et si intimement liée à la surface de la planète que son étude nous fournira des clés pour découvrir les caractéristiques, l'état et l'évolution de l'ensemble de cette planète.

Note aux rédactions

Venus Express est un véhicule spatial pratiquement jumeau de Mars Express mais adapté à l'environnement agressif et très chaud qui entoure Vénus. Il a été construit par EADS Astrium, Toulouse (France) pilotant un groupe de partenaires industriels répartis dans toute l'Europe. Jamais un satellite scientifique de l'ESA n'a été fabriqué aussi rapidement puisqu'il a fallu moins de quatre ans au consortium pour mener le projet à bien, de la conception au lancement.

Après la fabrication et les essais de la sonde, les industriels resteront impliqués dans la mission et apporteront leurs conseils et leur soutien à l'équipe de projet Venus Express de l'ESA, conduite par le Chef de projet, et à l'équipe de contrôle au sol placée sous l’autorité du Responsable de la conduite des opérations du véhicule spatial

Le 4 juillet 2006, lorsque débutera la phase scientifique nominale, le Chef du projet Venus Express transférera la responsabilité de la mission à un Chef de mission Venus Express de l'ESA qui prendra la responsabilité du Centre des opérations scientifiques de Venus Express (VSOC) installé à l'ESA/ESTEC (Centre européen de recherche et de technologie spatiales), aux Pays-Bas. Le VSOC se chargera de la planification courante des observations scientifiques en coordination avec le Responsable scientifique du projet et les responsables de recherche chargés des instruments.

L'ESA a investi environ 220 millions d'euros dans le développement, le lancement et l'exploitation de la sonde. Ce montant inclut 15 millions d'euros pour le développement des instruments, y compris le soutien apporté à plusieurs instituts de recherche (Responsables de recherche) pour la réalisation des instruments. Venus Express s'inscrit dans une série de missions entre lesquelles les coûts sont partagés, les autres missions étant Rosetta et Mars Express.

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Don McCoy, Chef de projet ESA
E-mail : Don.McCoy @ esa.int

Hakan Svedhem, Responsable scientifique ESA
E-mail : Hakan.Svedhem @ esa.int