Exploration de la planète Mars

 

Exploration de la planète Mars

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L'exploration de la planète Mars désigne l'exploration de Mars à l'aide de sondes spatiales : notamment des satellites et rovers.

Cette exploration tient une place importante dans les programmes d'exploration spatiales de la Russie (et avant elle par l'URSS) des États-Unis, de l'Union européenne, et du Japon. Une quarantaine de sondes orbitales et d'atterrisseurs ont eu Mars comme objectif depuis les années 1960, ayant pour but de recueillir des informations sur la « planète rouge » et de répondre aux questions sur son passé, informations qui peuvent aussi se révéler importantes par rapport au devenir de notre planète.

L'exploration de Mars est une exploration coûteuse et difficile. Jusqu'à présent environ la moitié des vaisseaux lancés en sa direction ont échoué d'une manière ou d'une autre, avant d'achever ou parfois même de commencer leur mission. Ce taux d'échec est en partie imputable à des erreurs techniques, mais suffisamment de missions ont été perdues sans raisons apparentes pour que les chercheurs[réf. nécessaire] parlent d'un « triangle des Bermudes » entre Mars et la Terre ou d'un grand « monstre galactique » qui se nourrit de sondes martiennes.

Sommaire

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Mars en question [modifier]

Mars est une planète qui fascine les hommes depuis très longtemps. Les premières observations astronomiques révélèrent un réseau de « canaux » asséchés et de dépressions qui pouvaient laisser penser que de l'eau courante et des océans avaient existé sur Mars dans un lointain passé. L'existence des calottes polaires, du mont Olympus (la plus haute montagne connue du système solaire) et de Valles Marineris (le plus grand système de canyons jamais observé) a renforcé l'intérêt pour l'étude et l'exploration de cette planète. Mars est une planète tellurique comme la Terre, qui s'est formée à peu près en même temps qu'elle. Par contre, elle ne fait qu'un tiers de sa taille et sa surface est froide et désertique. Parmi les questions que se posent les scientifiques à propos de Mars on peut citer :

  1. En quoi la composition de Mars diffère de celle de la Terre et quelles évolutions différentes ont-elles subies ?
  2. En quoi les couches internes de Mars diffèrent de celles de la Terre ?
  3. Est-ce que la planète Mars est toujours géologiquement active ?
  4. De quelles ressources naturelles pourraient disposer de futurs explorateurs humains sur Mars ?
  5. Y avait-il sur Mars une atmosphère primitive dense ?
  6. Y a-t-il eu des océans ?
  7. Quelle a été l'évolution climatique au cours de l'histoire géologique de Mars et quelles en sont les raisons ?
  8. Le climat actuel de Mars est-il stable ?
  9. Est-ce qu'une évolution chimique a eu lieu sur Mars conduisant à l'élaboration de molécules organiques prébiotiques ?
  10. Est-ce que l'évolution chimique a abouti aux molécules réplicatives (vivantes) ?
  11. S'il y a de la vie, est-ce qu'elle s'est répandue partout ?

Premiers lancements de sondes et d'orbiteurs [modifier]

Pour comprendre l'histoire de l'exploration martienne il faut savoir que les périodes favorables (fenêtres de lancement) ont lieu environ tous les deux ans.

timbre soviétique de 1964 représentant la sonde Mars 1
timbre soviétique de 1964 représentant la sonde Mars 1

Premières missions soviétiques [modifier]

Deux premières sondes en direction de Mars ont été lancées en octobre 1960, appelés Mars 1960A et Mars 1960B, la mise en orbite terrestre au départ fut un échec. En 1962, trois nouvelles tentatives échouèrent, les deux premières, Mars 1962A et Mars 1962B, restèrent en orbite terrestre et les scientifiques soviétiques perdirent le contact avec la troisième, Mars 1, en cours de route. En 1964, la sonde Zond 4 fut un nouvel échec.

Premières missions américaines [modifier]

La première image de Mars, prise par Mariner 4
La première image de Mars, prise par Mariner 4

En 1964 la NASA fit deux tentatives pour survoler Mars avec une sonde. Mariner 3 et Mariner 4 étaient deux sondes identiques prévues pour réaliser le premier survol de Mars. Mariner 3, lancé le 5 novembre 1964, ne put atteindre Mars car la coiffe de son lanceur ne s'ouvrit pas correctement. (traduction à vérifier) Lancé 3 semaines plus tard, le 28 novembre 1964, Mariner 4 fut lancé avec succès et entama un voyage de 8 mois vers la « planète rouge ».

Mariner 4 passa au plus près de Mars le 14 juillet 1965 fournissant les premiers gros-plans d'une autre planète. Les images, après une longue transmission à partir d'un petit enregistreur, montrèrent des cratères d'impact de type lunaire, certains semblant révéler du givre.

La NASA continua son programme Mariner avec deux nouvelles sondes, Mariner 6 et Mariner 7, qui survolèrent Mars en 1969.

Durant la fenêtre de lancement suivante, la NASA subit la perte d'une de ses deux sondes prévues, Mariner 8, à cause d'une défaillance de son lanceur, une fusée Atlas Centaur. Cependant le lancement de Mariner 9 le 30 mai 1971 fut un succès. Mariner 9 fut la première sonde spatiale à se satelliser autour d'une autre planète. Presque simultanément il fut suivi des sondes soviétiques Mars 2 et Mars 3. Les trois sondes en orbite martienne purent observer une énorme tempête de poussières. En attendant qu'elle se calme, les contrôleurs orientèrent les instruments de Mariner 9 en directions de Phobos. Les images transmises au cours de 349 jours en orbite représentèrent une avancée considérable par rapport aux missions précédentes. Elles étaient les premières à démontrer que de l'eau liquide avait dû s'écouler dans le passé à la surface de Mars.

Les premiers atterrisseurs [modifier]

Programme soviétique Mars [modifier]

timbre soviétique de 1972 montrant la sonde Mars 2
timbre soviétique de 1972 montrant la sonde Mars 2

En 1971 les scientifiques soviétiques, peu après l'échec du lancement de Cosmos 419, lancèrent Mars 2 et Mars 3 avec succès, dix ans après le premier Mars 1. Ces deux sondes emportaient chacune un atterrisseur. L'atterrisseur de Mars 2 pénétra dans l'atmosphère martienne sous un angle d'incidence trop fort, ce qui causa sa perte. Le deuxième atterrisseur atteignit la surface mais ne fonctionna que 20 secondes.

En 1973, les Soviétiques envoyèrent pas moins de 4 sondes en direction de Mars, Mars 4 et Mars 5 destinées à se satelliser et Mars 6 et Mars 7 emportant chacune un atterrisseur. Des quatre sondes, seul Mars 5 connut un succès et put transmettre 60 images avant de subir une avarie. L'atterrisseur de Mars 6 transmit des données pendant la descente mais s'écrasa. Mars 4 et Mars 7 ratèrent toutes les deux la planète rouge.

Programme américain Viking [modifier]

En 1976 les sondes Viking 1 et Viking 2 furent satellisées autour de Mars et chacune largua un atterrisseur qui se posa en douceur. Ces deux missions fournirent les premières photos en couleur et une riche moisson scientifique. Une expérience biologique ne permit pas de mettre en évidence des traces de vie sur les lieux d'atterrissage.

En recherchant un lieu d'atterrissage adéquat pour le module de Viking 2, la sonde Viking 1 photographia, le 25 juillet 1976, une partie du relief de Cydonia Mensae devenu célèbre sous le nom de « visage de Mars ».

Programme soviétique Phobos [modifier]

Les Soviétiques lancèrent en 1988 les deux sondes du programme Phobos pour étudier Mars et ses deux satellites Phobos et Déimos. Le contact fut perdu avec Phobos 1 en cours de route, et Phobos 2 tomba en panne alors qu'il était prêt à larguer deux atterrisseurs sur le satellite Phobos.

Mission Mars Observer [modifier]

La NASA lança le 25 septembre 1992 la sonde Mars Observer qui devait se satelliser autour de Mars pour étudier sa géologie et son climat. Le contact avec Mars Observer fut perdu le 21 août 1993, trois jours avant la date prévue pour l'insertion sur orbite martienne.

Mission Mars Global Surveyor [modifier]

vue d'artiste de la sonde Mars Global Surveyor
vue d'artiste de la sonde Mars Global Surveyor

Le 7 novembre 1996, la NASA a lancé la sonde Mars Global Surveyor qui se plaça en orbite martienne le 12 septembre 1997. C'est la première mission réussie depuis les sondes Viking vingt ans auparavant. Après un an et demi utilisé pour passer d'une orbite elliptique à une orbite circulaire, la sonde commença son travail de cartographie en mars 1999. Elle a observé la planète rouge depuis une orbite basse, pratiquement polaire, durant une année martienne complète (l'équivalent de deux années terrestres). Mars Global Surveyor a terminé sa mission prévue depuis le 31 janvier 2001 et se trouve maintenant en phase supplémentaire.

Cette mission a étudié l'ensemble de la surface martienne, l'atmosphère et la structure interne de la planète et nous a renvoyé plus de données sur Mars que toutes les autres missions réunies.

Parmi les découvertes importantes, Mars Global Surveyor a photographié des ravins et des écoulements de débris qui suggèrent qu'il puisse y avoir des sources d'eau liquide, comparables à un aquifère à la surface ou proche de la surface. Les formations similaires sur Terre sont formées par de l'eau courante mais sur Mars la température est normalement trop froide et l'atmosphère trop ténue pour maintenir de l'eau à l'état liquide. Néanmoins, certains scientifiques supposent que sur Mars, de l'eau peut parfois jaillir du sous-sol, éroder des rigoles et des canaux et former des mares avant de geler ou de s'évaporer.

Les résultats du magnétomètre montrent que le champ magnétique martien n'est pas globalement généré par le noyau de la planète mais par des zones localisées dans la croûte. De nouvelles données de température et les gros-plans de Phobos montrent que la surface de ce satellite est composée de débris pulvérulents sur une épaisseur d'au moins un mètre, résultat de millions d'années de bombardements météoritiques.

Le laser altimétrique a permis aux scientifiques d'obtenir les premières images en trois dimensions de la calotte de glace du pôle nord martien.

Mars 96 [modifier]

La sonde russe Mars 96 est lancée le 16 novembre, mais elle se désintégrera dans l'océan Pacifique suite a une défaillance de la fusée Proton.

Mission Mars Pathfinder [modifier]

Le vaisseau Mars Pathfinder fut lancé un mois après Mars Global Surveyor et déposa le 4 juillet 1997 sur le sol martien le petit robot mobile télécommandé Sojourner qui explora les environs de son lieu d'atterrissage jusqu'à l'arrêt des transmissions le 27 septembre 1997, causé par une défaillance de l'atterrisseur.

Les échecs de 1998-1999 [modifier]

Une série d'échecs intervient en 1998 et 1999.

La mission Nozomi [modifier]

La sonde japonaise Nozomi lancée le 3 juillet 1998 est victime d'une série d'incidents, dont une panne de propulseurs qui a repoussé son rendez-vous avec Mars de 1999 à 2004. Le dysfonctionnement qui lui sera fatal est provoqué par une forte éruption solaire qui mettra à mal ses circuits électriques. Nozomi était conçue pour faire l'étude de la haute atmosphère martienne et de ses interactions avec le vent solaire.

Nozomi était un orbiteur, et cette sonde n'avait pas subi de décontamination poussée puisque qu'elle n'avait pas été conçue pour atterrir. En raison de l'inquiétude de la communauté scientifique liée au risque d'un écrasement sur Mars qui pourrait provoquer une contamination, ce vaisseau a volontairement raté son objectif de 1000 km le 14 décembre 2003.

Mars Climate Orbiter [modifier]

La sonde Mars Climate Orbiter conçue pour analyser les variations du climat martien, le cycle du CO2, et des différents gaz atmosphériques. La sonde fut perdue le 23 septembre 1999 lors de son insertion en orbite martienne. Il fut démontré que certains instruments de guidage étaient programmés pour utiliser les mesures anglo-saxonnes alors que les autres utilisaient le système métrique.

Vue d'artiste de la Sonde Mars Polar Lander
Vue d'artiste de la Sonde Mars Polar Lander

Mars Polar Lander [modifier]

La sonde Mars Polar Lander et le pénétrateur Deep Space2 faisaient partie de la même mission d'étude du climat martien que Mars Climate Observer. Ils furent lancés le 3 janvier 1999. La dernière communication avec la sonde eu lieu le 3 décembre 1999 juste avant son entrée dans la haute atmosphère martienne. Il semble qu'un arrêt prématuré des moteurs ait provoqué un impact au sol trop brutal.

Les missions récentes [modifier]

Mission Mars Odyssey [modifier]

En 2001 la NASA renoue avec le succès avec la sonde Mars Odyssey lancée le 7 avril 2001 atteint Mars le 24 octobre 2001 et commence à cartographier la planète le 19 février 2002. Son spectromètre gamma découvre la présence de grosses quantités d'eau gelée dans les trois premiers mètres de sol martien dans les régions situées à 60° de latitude sud.

Mission européenne Mars Express [modifier]

Le 2 juin 2003 la sonde européenne Mars Express est lancée du cosmodrome de Baïkonour. La mission prévoit un mise en orbite de Mars Express et le largage d'un atterrisseur Beagle 2 qui possède un perforateur et un petit spectromètre de masse ainsi que d'autres appareillages sur un bras robotisé. Ces appareils n'auront pas l'occasion de fonctionner. Le 25 décembre 2003, après leur séparation Mars Express se satellise en orbite martienne alors que Beagle 2 entre dans l'atmosphère. Il sera impossible de reprendre contact avec l'atterrisseur et Beagle 2 sera officiellement déclaré perdu mi-février 2004. Mars Express confirme la présence de glace et de neige carbonique au pôle sud martien et commence à fournir les images les plus détaillées jamais transmises du relief martien.

Mission américaine Mars Exploration Rover [modifier]

La mission Mars Exploration Rover est composée de deux sondes jumelles MER-A (Spirit) et MER-B (Opportunity) qui sont lancées respectivement les 10 juin et 7 juillet 2003. Le premier atterrisseur dépose le robot Spirit le 3 janvier 2004 dans le cratère Gusev supposé avoir pu héberger un lac. La deuxième sonde dépose le robot Opportunity le 24 janvier 2004 dans la zone appelée Meridiani Planum où des dépôts d'hématite peuvent signer la présence ancienne d'eau. Les missions des deux robots sont les mêmes : étudier les roches et le sol martien à la recherches de preuves de la présence d'eau dans ces zones.

Mission américaine Mars Reconnaissance Orbiter [modifier]

Lancement par la NASA le 12 août 2005 de l'orbiteur Mars Reconnaissance Orbiter.

Les Missions programmées [modifier]

Trois missions sont actuellement programmées dans un futur rapproché :

Autres missions en cours d'étude :

Les missions habitées [modifier]

À travers ces missions automatiques, se préparent d'éventuelles missions habitées vers Mars. Le voyage de vaisseaux habités vers Mars pose cependant des problèmes logistiques importants du fait de la durée de l'aller-retour.

Le président des États-Unis, George W. Bush, dans un discours le 14 janvier 2004, a annoncé un retour des missions lunaires habitées à l'horizon 2015 et a proposé à la recherche spatiale de son pays d'atteindre cet objectif mais sans fixer de dates précises. L'Agence spatiale européenne (ESA) prévoit de son coté la possibilité de missions habitées vers Mars à l'horizon 2030.

Frise chronologique [modifier]

Liste [modifier]

  • [Mars ?] (URSS) 10 octobre 1960 : la sonde de 640 kg lancée par un A-2e (Molnya) et prévue pour explorer Mars n'a pu atteindre l'orbite terrestre (une autre sonde de même conception ([Mars ??] lancée le 14 octobre 1960 a subi le même sort).
  • [Mars ???] (URSS) 24 octobre 1962 : la sonde de 890 kg lancée par un A-2e (Molnya) et prévue pour explorer Mars n'a pas pu quitter l'orbite terrestre d'attente.
  • Mars 1 (URSS) 1er novembre 1962 : la sonde de 893 kg lancée par un A-2e (Molnya) est passée à 193 000 kilomètres de la surface de la planète mais la correction à mi course a échoué.
  • [Mars ????] (URSS) 4 novembre 1962 : la sonde de 890 kg lancée par un A-2e (Molnya) n'a pu quitter l'orbite terrestre.
  • le 5 novembre 1964 : la sonde de 261 kg Mariner 3 lancée par une Atlas-Agena n'a pas réussi à atteindre l'orbite terrestre.
  • Le 28 novembre 1964 : la sonde Mariner 4 réalisa le premier survol de Mars et envoya 21 photographies. Pression mesurée : moins de 1 % de celle de la Terre.
  • Le 30 novembre 1964 : la sonde Zond 2 de 890 kg lancée par un A-2e (Molnya) est passée à 1 500 kilomètres de Mars mais elle était muette.
  • Le 24 février 1969 : la sonde américaine Mariner 6 de 413 kg lancée par un Atlas-Centaur a effectué un survol rapproché de Mars, envoyé des données et 75 photos.
  • [Mars ?????] (URSS) 27 mars 1969 : la sonde de 3 190 kg lancée par un D-1e (Proton-K 4) et prévue pour explorer Mars n'a pas pu quitter l'orbite terrestre d'attente.
  • Le 27 mars 1969 : la sonde américaine Mariner 7 de 413 kg lancée par un Atlas-Centaur a effectué un survol rapproché de Mars, envoyé des données et 126 photos.
  • Le 8 mai 1971 : la sonde américaine Mariner 8 de 1 031 kg lancée par un Atlas-Centaur prévue pour explorer Mars n'a pas pu atteindre l'orbite terrestre d'attente, le second étage du lanceur eut un dysfonctionnement et Mariner 8 retomba dans l’océan Atlantique.
  • Cosmos 419 (URSS), 10 mai 1971 : la sonde soviétique de 4 650 kg lancée par un D-1e (Proton K-4) prévue pour explorer Mars n'a pas pu quitter l'orbite terrestre d'attente.
  • Mars 2 (URSS), 19 mai 1971 : la sonde soviétique de 4 650 kg lancée par un D-1e (Proton K-4) prévue pour explorer Mars a renvoyé des données depuis l'orbite de Mars mais l'atterrisseur n'a pas fonctionné.
  • Mars 3 (URSS), 28 mai 1971 : la sonde soviétique de 4 650 kg lancée par un D-1e (Proton K-4) prévue pour explorer Mars a renvoyé des données depuis l'orbite de Mars mais l'atterrisseur de 635 kg s'est tu après avoir atteint le sol.
  • Le 30 mai 1971 : la sonde américaine Mariner 9 de 1 030 kg lancée par un Atlas-Centaur premier à orbiter avec succès autour de Mars a renvoyé 7 329 photos de la planète et de ses satellites et révéla le témoignage de la présence ancienne d'eau ayant laissé des traces profondes.
  • Mars 4 (URSS), 21 juillet 1973 : la sonde soviétique de 3 950 kg lancée par un D-1e (Proton K-4) prévue pour explorer Mars n'a pu quitter l'orbite.
  • Mars 5 (URSS), 25 juillet 1973 : la sonde soviétique de 3 950 kg lancée par un D-1e (Proton K-4) prévue pour explorer Mars a renvoyé des données depuis l'orbite de Mars.
  • Mars 6 (URSS), 5 août 1973 : la sonde soviétique de 3 950 kg lancée par un D-1e (Proton K-4) a effectué un vol rapproché de Mars, l'atterrisseur a envoyé des informations durant 120 secondes.
  • Mars 7 (URSS), 9 août 1973 : la sonde soviétique de 3 950 kg lancée par un D-1e (Proton K-4) a effectué un vol rapproché de Mars, l'atterrisseur n'a pas fonctionné.
  • 20 juillet 1976 : la sonde américaine Viking 1 lancée par un titan III Centaur fut le premier engin à se poser sur Mars. Il fut suivi par Viking 2 qui se posa le 3 septembre 1976. Ces deux engins étaient principalement chargés de trouver la vie sur Mars (cf. ci-dessus). Ils firent des prélèvements dans le sol, des analyses et prirent plus de 50 000 images. Ils étaient accompagnés chacun d'une sonde orbitale. Celles-ci restèrent sur orbite martienne pour cartographier la planète et relayer les informations en direction de la Terre.
  • Phobos 1, 7 juillet 1988 : La mission se déroula comme prévu jusqu’à une interruption brutale des communications le 2 septembre 1988, alors que la sonde voyageait en direction de Mars.
  • Phobos 2, //

    07/10/2007
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