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N° 36–2003: Mars Express en route pour la Planète Rouge

2 juin 2003

La sonde européenne Mars Express a été placée avec succès sur une trajectoire qui va l’amener à quitter le domaine terrestre et à rejoindre la planète Mars qu'elle atteindra à la fin décembre prochain. Cette première sonde de l'Agence Spatiale Européenne à destination d'une autre planète se placera en orbite autour de Mars et effectuera une étude détaillée de sa surface, de ses structures souterraines et de son atmosphère. De plus, elle déploiera une petite station autonome, Beagle 2, qui se posera sur la planète afin d'en étudier la surface et d'y rechercher d'éventuelles traces de vie, actuelle ou fossile.

Cette sonde de 1 120 kg, réalisée pour l'ESA par une équipe industrielle européenne menée par Astrium, a entamé son périple vers Mars au sommet d'un lanceur Soyouz-Frégate, mis en œuvre par Starsem. Celui-ci a décollé de Baïkonour, au Kazakhstan, le 2 juin à 23:45 heure locale (17h45 GMT). Une première mise à feu de son étage supérieur Frégate a permis d'atteindre une orbite d'attente autour de la Terre. Une heure et trente-deux minutes après le décollage, la sonde a été propulsée sur sa trajectoire interplanétaire.

« L’Europe est en route vers Mars avec l’ambition d’y entreprendre l’exploration la plus minutieuse et la plus complète jamais réalisée sur la Planète rouge. Nous pouvons être fiers de ce projet et de la rapidité avec laquelle nous avons atteint notre but », a déclaré David Southwood, Directeur du Programme scientifique de l’ESA pendant le lancement de la sonde à partir de Baikonour. Le contact a été établi avec Mars Express par le centre opérationnel ESOC de l'ESA à Darmstadt, en Allemagne. La sonde s'est correctement orientée par rapport au Soleil et a déployé ses panneaux solaires. Tous les systèmes de bord fonctionnent parfaitement. Après deux jours, elle procédera à une manœuvre de correction destinée à la placer sur une trajectoire de rencontre avec Mars, tandis que l'étage Frégate, qui la suit, ira se perdre dans l'espace, sans risque de contaminer la Planète Rouge en s'écrasant à sa surface.

Mars Express s'éloignera alors à travers le système solaire à plus de 30 km/s (3 km/s par rapport à la Terre) pour un voyage de six mois et 400 millions de kilomètres. Après vérification du bon fonctionnement de sa charge utile, elle sera mise en sommeil, ne contactant plus la Terre qu'une fois par jour. Une correction de trajectoire est prévue à mi-parcours, en septembre.

Arrivée prévue pour Noël

Réactivée fin novembre, Mars Express se préparera alors au largage de Beagle 2. Dépourvue de propulsion propre, la capsule de 60 kg contenant le petit atterrisseur sera larguée sur une trajectoire de collision avec Mars le 20 décembre. Après cinq jours de vol balistique, la capsule rentrera dans l'atmosphère martienne le jour de Noël. Protégé d'abord par un bouclier thermique puis freiné par deux parachutes, l'atterrisseur, qui ne pèsera plus que 30 kg, se posera dans la région d'Isidis Planitia, près de l'équateur martien. L'impact au sol sera amorti par trois airbags. Cette phase cruciale de la mission ne durera que dix minutes, de l'entrée dans l'atmosphère à l'atterrissage.

Dans le même temps, la sonde Mars Express proprement dite aura manœuvré pour se placer sur une orbite de capture. L'allumage de son moteur principal assurera alors sa décélération et son entrée sur une orbite martienne très elliptique. Quatre allumages supplémentaires seront requis pour atteindre l'orbite opérationnelle définitive : une orbite quasi-polaire parcourue en 7,5 heures et s'approchant jusqu'à 250 km de la planète.

Mars sous toutes les coutures

A la surface de Mars, Beagle 2 - qui doit son nom au navire HMS Beagle à bord duquel Charles Darwin effectua le tour du monde au cours duquel il imagina sa théorie sur l'évolution des espèces - déploiera ses panneaux solaires et le PAW, une batterie d'instruments (deux caméras, un microscope, deux spectromètres) montés à l'extrémité d'un bras robotisé. Il explorera alors son environnement, récoltant des données géologiques et minéralogiques qui devraient pour la première fois autoriser une datation absolue des échantillons rocheux. Grâce à une carotteuse-meuleuse et à "la taupe", un mini-robot filoguidé capable de se glisser sous les rochers ou de creuser le sol jusqu'à 2 m de profondeur, des échantillons seront collectés et soumis à l'examen du mini-laboratoire automatique GAP doté de 12 fours et d'un spectromètre de masse. C'est à celui-ci que reviendra la tâche de détecter d'éventuelles traces de vie ainsi que la datation des échantillons rocheux.

Une étude approfondie de la planète sera menée par l'orbiteur de Mars Express, qui pointera ses instruments vers elle pendant une demi-heure à une heure par orbite puis vers la Terre le reste du temps pour relayer les informations collectées ainsi que celles transmises par Beagle 2.

Les sept instruments à bord de l'orbiteur doivent fournir de nombreuses informations sur la structure et l'évolution de Mars. La caméra stéréo à très haute résolution HRSC effectuera une cartographie complète de la planète à 10 m de résolution et sera même capable de photographier certains régions avec une précision d'à peine 2 m. Le spectromètre OMEGA dressera la première carte minéralogique de la planète avec une précision de 100 m. Le spectromètre PFS poursuivra cette étude minéralogique et dressera également la carte de la composition de l'atmosphère afin d'en définir la dynamique. Le radar MARSIS, doté d'une antenne de 40 m, sondera la surface jusqu'à une profondeur de 2 km pour en explorer la structure et surtout tenter d'y détecter des poches d'eau. L'instrument ASPERA étudiera les interactions entre la haute atmosphère et le milieu interplanétaire. Il s'agira de déterminer comment et à quel rythme l'absence de champ magnétique servant de déflecteur contre le vent solaire a permis à ce dernier de disperser l'essentiel de l'atmosphère martienne dans l'espace. Le spectromètre SPICAM et l'expérience MaRS sonderont également l'atmosphère en observant des occultations d'étoiles ou de signaux radio.

La mission de l'orbiteur devrait durer au moins une année martienne complète (687 jours) tandis que Beagle 2 devrait fonctionner à la surface de Mars pendant 180 jours.

L'exploration ne fait que commencer

Cette première mission européenne vers Mars reprend une partie des objectifs de la mission Mars 96 avec la Russie, perdue lors d'un échec au lancement par une fusée Proton. Un partenaire russe est d'ailleurs associé à chaque instrument de l'orbiteur. Mars Express s'intègre dans le cadre de l'exploration internationale de Mars qui met également en œuvre les sondes américaines Mars Surveyor, Mars Odyssey et les deux Mars Exploration Rovers ainsi que la sonde japonaise Nozomi. Dans le cadre de ce partenariat, Mars Express pourra éventuellement relayer les informations des rovers de la NASA tandis que Mars Odyssey pourra retransmettre celles de Beagle 2 si nécessaire.

Les enjeux scientifiques de cette mission sont de premier ordre. Mars Express doit apporter des réponses aux multiples questions soulevées par les missions précédentes, relatives notamment à l'évolution de Mars, à l'histoire de son activité interne, à la présence d'eau sous sa surface, à la possibilité que Mars ait un jour été couverte d'océans et ait pu permettre l'éclosion d'une vie, voire même à la possibilité que celle-ci soit encore présente, dans d'éventuelles nappes aquifères souterraines. L’atterrisseur Beagle 2 doit en outre procéder à une analyse directe du sol et de l’environnement, ce qui fait de Mars Express une mission vraiment unique en son genre.

Mars Express (qui tire largement parti des éléments conçus pour Rosetta, sonde qui sera lancée l’an prochain à destination d’une comète) ouvre également la voie à d'autres missions planétaires de l'ESA, avec Venus Express en 2005 suivie de BepiColombo vers Mercure à la fin de la décennie, ainsi qu'à la poursuite des opérations martiennes dans le cadre du programme Aurora d'exploration de notre système solaire.

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