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Mars Reconnaissance Orbiter
Vue d'artiste de la sonde MRO, scrutant la surface de Mars.
Vue d'artiste de la sonde MRO, scrutant la surface de Mars.
Lancement de la sonde le 12 août 2005
Lancement de la sonde le 12 août 2005

Mars Reconnaissance Orbiter (acronyme : MRO) est une sonde spatiale (Une sonde spatiale est un vaisseau spatial non habité envoyé par l'homme pour étudier à plus ou moins grande distance les corps célestes se trouvant dans le système...) américaine actuellement en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres...) de Mars. Son lancement, initialement prévu par la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est l'agence...) le 10 août 2005, a du être reporté à deux reprises, suite à des incidents techniques (notamment à cause d'un problème mineur sur l'étage Centaur de la fusée (Fusée peut faire référence à :) Atlas). Elle a été finalement lancée avec succès, le vendredi 12 août 2005, pour une odyssée de 500 millions de kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en...) en direction de Mars.

Le 10 mars 2006, après un voyage (Un voyage est un déplacement effectué vers un point plus ou moins éloigné dans un but personnel (tourisme) ou professionnel (affaires). Le voyage s'est considérablement...) de sept mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.), elle a exécuté avec succès, au grand soulagement des responsables de la mission, qui suivaient anxieusement l'opération au Jet Propulsion Laboratory (Le Jet Propulsion Laboratory (JPL), basé à Pasadena aux États-Unis, est une joint-venture entre la NASA et le Caltech qui est chargé de la construction et de la supervision des vols non-habités de la NASA.) de la NASA, à Pasadena en Californie, les délicates manœuvres lui permettant d'entrer en orbite autour de la planète rouge (Planète rouge (Red Planet) est un film américain réalisé par Antony Hoffman, sorti en 2000.), qu'elle étudiera pendant deux ans. Elle va maintenant se rapprocher peu à peu de Mars grâce à la force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale...) d'attraction et passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) dans les six prochains mois d'une révolution elliptique de 35 heures (L'heure est une unité de mesure  :) à une orbite quasiment circulaire de deux heures autour de l'astre.

Cette sonde (Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des objets du système solaire et, pour certaines, l'espace qui est au-delà. Cela couvre à la fois les mesures in situ (champs électriques et...), dont les objectifs scientifiques sont multiples, devrait permettre d'améliorer notre compréhension de Mars, grâce à une observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude...) détaillée de sa surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...). Elle permettra de sélectionner d'éventuels sites d'atterrissages pour de futures missions, et elle fera office de relais à haut débit (Le terme de haut débit (ou large bande par traduction littérale de l'expression anglosaxonne broadband) fait référence à des capacités d'accès à internet supérieures à celle de...) pour les futures sondes présentes à la surface de Mars. Elle remplacera la vieillissante sonde Mars Global Surveyor (Mars Global Surveyor est une mission conjointe de la NASA et du Jet Propulsion Laboratory, destinée à cartographier la planète Mars. Elle est la première mission américaine réussie depuis les sondes Viking...) comme plate-forme principale d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande...) de la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en équilibre hydrostatique,...) Mars. MRO est devenue, une fois en orbite, le quatrième satellite artificiel (Un satellite artificiel est un appareil issu de l'activité de l'Homme et mis en orbite par lui. Ces termes désignent donc un objet humain envoyé dans l'espace et animé d'un mouvement périodique autour d'un corps de masse...) en activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) de la planète rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) (rejoignant ainsi la sonde européenne Mars Express (Mars Express est le nom d'une mission spatiale de l'Agence spatiale européenne (ESA), qui a pour objectif l'étude de Mars.), et les deux sondes de la NASA Mars Odyssey (2001 Mars Odyssey est le nom donné à un vaisseau spatial de la NASA en orbite autour de la planète Mars. Cette sonde utilise des spectromètres et l'imagerie pour détecter une présence éventuelle d'eau (passée ou présente) à la...) et Mars Global Surveyor).

Vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) d'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une...)

MRO conduira sa mission scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes...) durant une période de deux années, après s'être placée sur une orbite circulaire grâce à la technique du freinage atmosphérique (ou aérofreinage), que la NASA commence à maîtriser. Cette technique consiste à ralentir progressivement le vaisseau grâce à la haute atmosphère de Mars (L’atmosphère de Mars désigne la couche de gaz entourant la planète Mars. La pression au sol de l'atmosphère martienne varie entre 30 Pa (0,03 kPa), au sommet d'Olympus Mons, et...) pour rendre l'orbite d'un vaisseau plus circulaire. La mission scientifique proprement dite ne commencera que lorsque tous les tests techniques seront effectués (en novembre 2006). Après ses deux années de mission, la sonde continuera très probablement ses observations scientifiques, en continuant à servir de relais de communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine...).

La sonde Mars Reconnaissance Orbiter (Mars Reconnaissance Orbiter (acronyme : MRO) est une sonde spatiale américaine actuellement en orbite autour de Mars. Son lancement, initialement prévu par la NASA le 10 août...) préparera donc le terrain pour de futures missions déjà prévues par la NASA, notamment pour le lander appelé Phoenix, sélectionné pour être envoyé durant l'opportunité de lancement de 2007, mais aussi pour un robot (Un robot est un dispositif mécatronique (alliant mécanique, électronique et informatique) accomplissant automatiquement soit des tâches qui sont généralement dangereuses,...) mobile appelé Mars Science Laboratory (Le Mars Science Laboratory est un robot de la NASA qui doit être envoyé sur Mars en 2009.), qui sera développé pour profiter de la fenêtre de lancement (Une fenêtre de lancement, dans le domaine de l'astronautique, est l'intervalle de temps pendant lequel un lancement permettant de réaliser une mission donnée, peut être effectué à tout instant.) de 2009. Les caméras de MRO permettront de choisir les meilleurs sites d'amarsissage pour ces robots, en faisant le meilleur compromis entre risques potentiels et récolte scientifique attendue sur les dits sites. Les capacités supérieures de la sonde MRO en matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide,...) de transmission de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un...) permettront de fournir un relais de communication indispensable pour les missions présentes au sol. MRO sera aussi capable de fournir des données essentielles durant l'amarsissage de ces sondes.

Déroulement de la mission

Vue d'artiste : la séquence de freinage atmosphérique de la sonde MRO
Vue d'artiste : la séquence de freinage atmosphérique de la sonde MRO

Mars Reconnaissance Orbiter (Orbiter est un simulateur de vol spatial réaliste, diffusé sous forme de graticiel (mais non open source), pour le système d’exploitation Windows, créé par le Dr Martin...) fut lancée le 12 août 2005, depuis le complexe spatial de Cap Canaveral (Cap Canaveral est une base de lancement américaine située en Floride (28°27′ de latitude Nord et 80°32′ de longitude Ouest) créée en 1959. C'est une zone militaire. Le nom...), à bord d'une fusée Atlas V, équipée de l'étage supérieur Centaur. Elle bénéficiait quotidiennement d'une fenêtre (En architecture et construction, une fenêtre est une baie, une ouverture dans un mur ou un pan incliné de toiture, avec ou sans vitres.) de lancement de deux heures entre le 10 août et le 30 août. 56 minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de terrain est la carte originale, au crayon, levée sur le...) après le décollage (Le décollage est la phase transitoire pendant laquelle un aéronef passe de l'état statique - au sol - vers le vol.), l'étage Centaur a entièrement brûlé son combustible (Un combustible est une matière qui, en présence d'oxygène et d'énergie, peut se combiner à l'oxygène (qui sert de comburant) dans une réaction chimique générant de la chaleur : la combustion.) afin de placer la sonde MRO sur son orbite de transfert (Une orbite de transfert, dans le domaine de l'astronautique, est l'orbite sur laquelle est placé temporairement un véhicule spatial entre une orbite...) interplanétaire en direction de Mars.

MRO a navigué dans l'espace durant 7 mois et demi avant d'atteindre Mars. Quatre corrections de trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et notamment par son centre de gravité.) pouvaient être éventuellement réalisées, afin que la sonde puisse effectuer sans problème son insertion orbitale une fois arrivée au plus près de Mars.

L'insertion orbitale se produisit lorsque la sonde MRO se rapprocha de Mars, pour la première fois le 10 mars 2006. La sonde passa sous l'hémisphère sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) de la planète, à une altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et biogéographique...) comprise entre 370 et 400 kilomètres (190 miles). Les 6 moteurs principaux de la sonde brûlèrent leur carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme l'énergie chimique du carburant en énergie mécanique.) durant 27 minutes, afin de réduire la vitesse (On distingue :) de la sonde de 2900 m/s (6500 miles par heure) à 1900 m/s (4250 miles par heure)

Cette insertion orbitale plaça la sonde sur une orbite polaire très elliptique. Le périapse, c’est-à-dire le point (Graphie) où la sonde se rapproche le plus de la surface, est de 300 kilomètres (180 miles). L'apoapse, le point le plus distant de la surface, est de 45 000 kilomètres (28 000 miles). La sonde met alors 35 heures pour effectuer une orbite complète.

Le freinage atmosphérique (Aerobraking en anglais) commença peu après cette insertion orbitale, pour donner à la sonde une orbite plus basse et plus rapide. Ce freinage permet d'économiser du carburant (presque 50%). Le freinage atmosphérique se déroula en trois étapes :

  • MRO abaissa progressivement son périapse en utilisant ses moteurs. L'altitude idéale du freinage atmosphérique fut déterminée le moment venu, elle dépendait de la finesse de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) (rappelons que la pression atmosphérique (La pression atmosphérique est la pression de l'air en un point quelconque d'une atmosphère.) varie selon les saisons sur Mars). Cette première étape fut réalisée en 5 orbites, soit une semaine terrestre.
  • MRO resta ensuite à une altitude suffisamment basse pour utiliser le freinage atmosphérique durant 5 mois et demi, soit moins de 500 orbites. Les ingénieurs de la NASA utilisèrent les moteurs de la sonde pour effectuer des corrections occasionnelles du périapse, afin que la sonde ne se désintègre pas dans l'atmosphère ténue. Grâce à ce freinage, l'apoapse devrait être réduite à 450 kilomètres (280 miles).
  • Pour terminer la séquence de freinage atmosphérique, la sonde MRO utilisa ses propulseurs pour que son périapse soit situé hors de l'atmosphère martienne (à la fin du mois d'août 2006).

Après cette phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) de freinage, les ingénieurs effectueront des ajustements supplémentaires de l'orbite, durant une ou deux semaines, grâce aux moteurs. Ces corrections s'effectueront probablement avant une conjonction solaire qui aura lieu entre le 7 octobre et le 8 novembre 2006. En effet, à cette période, Mars passera derrière le Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de...) pour les observateurs terrestres. Après cette phase de freinage atmosphérique, les opérations scientifiques pourront commencer. L'orbite de travail oscillera entre 255 kilomètres (au dessus du pôle Sud) et 320 kilomètres (au dessus du pôle Nord (Le pôle Nord est le point le plus au nord de la Terre.) de Mars)[1].

Les opérations scientifiques se dérouleront durant une période nominale de deux ans. Après cela, la mission étendue débutera. La sonde servira de réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on appelle nœud (node) l'extrémité d'une...) de communication et de navigation (La navigation est la science et l'ensemble des techniques qui permettent de :) pour les landers et les rovers présents au sol.

Instrumentation (Le mot instrumentation est employé dans plusieurs domaines :)

Volume de données attendu de la sonde MRO
Volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) de données attendu de la sonde MRO

Les principaux buts de la mission de Mars Reconnaissance Orbiter sont la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la...) d'éventuelles ressources aquifères, la caractérisation de l'atmosphère et de la géologie martienne.

Six instruments scientifiques sont embarqués à bord du vaisseau, ainsi que deux instruments qui utilisent les données récoltées par les sous-systèmes du vaisseau, pour récolter des données scientifiques. Trois démonstrations technologiques sont aussi incluses, pour être éventuellement utilisées lors de missions futures.

  • Caméras
    • HiRISE (High Resolution Imaging Science Experiment)
    • CTX (Context Camera)
    • MARCI (Mars Color Imager)
  • Spectromètre (Un spectromètre est un appareil de mesure permettant d'étudier de décomposer une quantité observée — un faisceau lumineux en spectroscopie, ou bien un...)
    • CRISM (Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars)
  • Radiomètre
    • MCS (Mars Climate Sounder)
  • Radar (Le radar est un système qui utilise les ondes radio pour détecter et déterminer la distance et/ou la vitesse d'objets tels que les avions, bateaux, ou encore la pluie. Un...)
    • SHARAD (Shallow Radar)

Instrumentation scientifique

HiRISE

La caméra (Le terme caméra est issu du latin : chambre, pour chambre photographique. Il désigne un appareil de prise de vues animées, pour le cinéma, la télévision ou la vidéo.) HiRISE (en anglais High Resolution Imaging Science Experiment) est constituée d'un télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique...) réfléchissant de 0,5 mètre (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international (SI). Il est défini, depuis 1983, comme la...), le plus grand jamais utilisé dans une mission spatiale. Cette caméra a une résolution angulaire correspondant à 0,3 mètre au sol depuis une hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) de 300 kilomètres. Elle prendra des clichés dans 3 bandes de couleurs : en bleu-vert, en rouge et dans l'infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.).

Pour faciliter la cartographie (La cartographie désigne la réalisation et l'étude des cartes géographiques. Le principe majeur de la cartographie est la représentation de données sur un support réduit représentant un espace...) de sites potentiels d'amarsissage, la caméra HiRISE peut produire des images stéréo. On pourra ainsi estimer la topographie d'un site avec une précision de 0,25 mètre.

Comparaison de la résolution de la caméra HiRISE de MRO, avec celle de son prédécesseur, MGS
Comparaison de la résolution de la caméra HiRISE de MRO, avec celle de son prédécesseur, MGS
la caméra HiRISE
la caméra HiRISE
La caméra HiRISE est préparée avant d'être rattachée à la sonde
La caméra HiRISE est préparée avant d'être rattachée à la sonde


CTX

La caméra de contexte (en anglais Context Imager dont l'acronyme est CTX) fournira des clichés monochromes, pouvant couvrir jusqu'à 40 km de largeur (La largeur d’un objet représente sa dimension perpendiculaire à sa longueur, soit la mesure la plus étroite de sa face. En géométrie plane, la largeur est la plus petite des deux mesures...), avec une résolution de 8 mètres par pixel. L'instrument CTX doit fonctionner de manière synchrone avec les deux autres caméras présentes sur la sonde, pour fournir (comme son nom l'indique) des cartes permettant de replacer les images d'HiRISE et de MARCI dans leur contexte global.

MARCI

Le Mars Color Imager, aussi appelé MARCI, fournira des images dans 5 bandes de couleurs visibles, et dans 2 bandes ultraviolettes. MARCI sera utilisé pour réaliser une carte globale de Mars, afin de caractériser les variations journalières, saisonnières et annuelles du climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période de...) martien (Martien est un nom générique qui désigne plusieurs types de créatures imaginaires censées vivre sur mars. Selon la version la plus répandue, les...). MARCI fournira aussi des bulletins météo journaliers.

CRISM

L'instrument CRISM
L'instrument CRISM

L'instrument CRISM est un spectromètre travaillant dans l'infrarouge et la lumière visible (La lumière visible, appelée aussi spectre visible ou spectre optique est la partie du spectre électromagnétique qui est visible pour l'œil humain.). Il produira des cartes détaillées de la minéralogie de la surface martienne. Cet instrument a une résolution de 18 mètres, à une distance orbitale de 300 km. Il opérera dans des longueurs d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie...) comprises entre 400 nm et 4050 nm, mesurant leur spectre grâce à 560 canaux de 6,55 nm de largeur chacun. En langue anglaise, CRISM est l' acronyme de : Compact Reconnaissance Imaging Spectrometers for Mars

MCS

Le Mars Climate Sounder (acronyme MCS) est un spectromètre de 9 canaux, doté d'un canal large bande fonctionnant du proche ultraviolet (Le rayonnement ultraviolet (UV) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde intermédiaire entre celle de la lumière visible et celle des rayons X.) au proche infrarouge (0.3 à 3.0 µm), et huit canaux fonctionnant dans l'infrarouge moyen (12 à 50 µm). Les différents canaux permettront à l'instrument de mesurer la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est...), la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.), la vapeur () d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) et les niveaux de poussière présents à la surface.

Il observera l'atmosphère en s'intéressant à l'horizon (Conceptuellement, l’horizon est la limite de ce que l'on peut observer, du fait de sa propre position ou situation. Ce concept simple se décline en physique, philosophie, littérature, et bien d'autres domaines :) de la planète visible depuis la sonde. Cet instrument fractionnera cette image de l'horizon, afin d'analyser finement les différentes couches de l'atmosphère. Le MCS sera capable de visualiser des couches de l'atmosphère séparées de 5 km (soit 3 miles).

Les mesures effectuées seront assemblées pour réaliser des cartes journalières et globales de la température montrant les variations atmosphériques sur Mars.

SHARAD

L'expérimentation (L'expérimentation est une méthode scientifique qui consiste à tester par des expériences répétées la validité d'une hypothèse et à obtenir des données quantitatives permettant de l'affiner. Elle est pratiquée par un ou des...) Shallow Subsurface Radar, surnommée SHARAD, est conçue pour sonder la structure interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet...) de la calotte polaire martienne, mais aussi pour rassembler des informations sur les couches de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) souterraines présentes sur Mars, sur les roches et pour détecter (qui sait !), de l'eau liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) qui pourrait être accessible depuis la surface.

Autres investigations scientifiques

Étude du champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) de gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.)

Les variations du champ gravitationnel martien peuvent engendrer des variations de vitesse pour la sonde MRO. La vélocité (VéloCité est un service de prêt gratuit mis en place par la ville d'Angers qui fournit aux personnes qui habitent ou travaillent à Angers des bicyclette aux couleurs de la ville.) de la sonde sera mesurée en utilisant le décalage doppler de l'orbiteur (Dans le domaine de l'astronautique, un orbiteur est un vaisseau satellisé autour d'une planète. Plus précisément, il est utilisé pour désigner :), dont le signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés depuis la nuit des...) est renvoyé vers la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes....).

Étude de la structure de l'atmosphère martienne

Des accéléromètres très sensibles sont intégrés à l'orbiteur. Ils permettront de déterminer par déduction la densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est l'eau pure à 4 °C...) atmosphérique. On ne sait pas encore si cette expérience se déroulera uniquement durant la phase de freinage atmosphérique (lorsque MRO est situé à une altitude plus basse, dans des zones plus denses de l'atmosphère), ou durant toute la mission.

Démonstrations technologiques

Electra

Electra est une antenne (En radioélectricité, une antenne est un dispositif permettant de rayonner (émetteur) ou de capter (récepteur) les ondes électromagnétiques.) UHF à haute fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps. Ainsi lorsqu'on...), conçue pour communiquer avec les futurs (Futurs est une collection de science-fiction des Éditions de l'Aurore.) landers dès leur amarsissage. Grâce à Electra, l'arrivée et la localisation de sondes sur Mars seraient plus précises.

Caméra de navigation optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.)

La caméra de navigation optique prendra des clichés des lunes de Mars, Phobos et Déimos avec les étoiles en arrière plan, afin de déterminer l'orbite de MRO avec plus de précision. Cette expérience n'est pas indispensable au bon fonctionnement de la mission, elle a été incluse pour que les ingénieurs puissent tester de nouvelles techniques de repérage dans l'espace. À l'avenir, les insertions en orbite et les amarsissages pourraient être plus précis.

Données d'ingénierie (L'ingénierie désigne l'ensemble des fonctions allant de la conception et des études à la responsabilité de la construction et au contrôle des équipements d'une installation...)

MRO, un orbiteur de grande taille par rapport aux sondes précédentes
MRO, un orbiteur de grande taille par rapport aux sondes précédentes

Structure de la sonde

Les employés de Lockheed Martin (Lockheed Martin est une des principales entreprises américaines de défense et de sécurité. Comme ses principaux concurrents, elle conçoit et réalise différents produits dans...) Space Systems ont assemblé la structure du vaisseau à Denver, et lui ont greffé les instruments scientifiques. Le matériel scientifique fut construit à Tucson, par l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa...) d'Arizona ; à Laurel, dans le Maryland, au laboratoire de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la...) appliquée John Hopkins, mais aussi en Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité...), à Rome, à l'Agence Spatiale Italienne (L'Agence spatiale italienne (en italien Agenzia Spaziale Italiana ou ASI ) a été créée en 1988 pour promouvoir, coordonner et diriger les activités spatiales de l'Italie.) (ASI); ainsi qu'à San Diego, en Californie, au Malin Space Science Systems et au JPL.

Le vaisseau est composé en grande partie de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) (un matériau composite (Le matériau composite est un assemblage d'au moins deux matériaux non miscibles (mais ayant une forte capacité d'adhésion). Le nouveau matériau ainsi constitué possède des propriétés que les éléments seuls ne possèdent pas.) contenant du graphite renforcé de plastique), ainsi que de plaquettes alvéolées en aluminium (L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13. C’est un élément important sur la Terre avec 1,5 % de la masse totale.). La charge utile (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne...) de l'orbiteur dépend du poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la Terre sur un corps massique en raison uniquement du voisinage de la Terre. Elle est...) du réservoir de carburant, qui occupe la plus grande partie de la structure du vaisseau, il est en titane.

  • La masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la...) totale est inférieure à 2,180 kilogrammes (Le kilogramme (symbole kg) est l’unité de masse du Système international d'unités (SI).).
  • La masse à vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.) (sans carburant) est de moins de 1,031 kilogrammes.

À l'origine, l'orbiteur pesait 2,180 kilogrammes (soit 4,806 livres), mais les ingénieurs ont réussi à réduire le poids de la sonde de 51 kilogrammes (soit 112 livres). Cet allègement de la structure permettra de rajouter un supplément d'hydrazine, afin d'étendre la durée de vie (La vie est le nom donné :) de la sonde jusqu'à 2014.

Système d'alimentation électrique (Le terme d'alimentation électrique désigne un ensemble de systèmes capables de fournir de l'électricité aux appareils fonctionnant avec cette énergie.)

Les panneaux solaires de la sonde MRO
Les panneaux solaires de la sonde MRO

L'énergie électrique (Un apport d'énergie électrique à un système électrotechnique est nécessaire pour qu'il effectue un travail : déplacer une charge, fournir de la lumière, calculer. Ce travail est...) de la sonde Mars Reconnaissance Orbiter provient uniquement de ses deux panneaux solaires. Chaque panneau peut pivoter de façon indépendante autour de deux axes (rotation du haut vers le bas, ou de gauche à droite). Chaque panneau solaire (Un panneau solaire ou capteur solaire est un dispositif destiné à récupérer une partie du rayonnement solaire pour le convertir en énergie solaire utilisable par l'homme. [1]) a une aire d'environ 100 mètres carrés, et contient 3744 cellules solaires distinctes. Ces cellules sont constituées de trois couches, elles permettent de convertir plus efficacement l'énergie solaire (L'énergie solaire est l'énergie que dispense le soleil par son rayonnement, directement ou de manière diffuse à travers l'atmosphère. Sur Terre, l'énergie solaire est à l'origine du cycle de l'eau et du vent. Le règne...) en électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la matière, se manifestant par une énergie. L'électricité...). Dans le cas de MRO, ces cellules sont capables de convertir plus de 26% de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) du Soleil en électricité, et connectées ensemble, elles sont capables de délivrer une tension (La tension est une force d'extension.) de 32 V. Sur Mars, les deux panneaux solaires fourniront environ 1000 watts à la sonde.

Mars Reconnaissance Orbiter utilisera deux batteries rechargeables au Nickel métal hydrure (Les accumulateurs nickel métal hydrure ou NiMH ont été commercialisés vers 1990 et présentent une énergie volumique supérieure d'au moins 30% par...). Les batteries sont utilisées comme source d'énergie lorsque les panneaux solaires ne font pas face au Soleil (comme durant le lancement, l'insertion orbitale ou le freinage atmosphérique), ou lors des passages dans l'ombre (Une ombre est une zone sombre créée par l'interposition d'un objet opaque (ou seulement partiellement opaque) entre une source de lumière et la surface...) de Mars. Chaque batterie une capacité de 50 Ah, mais la sonde n'ayant pas besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les besoins primaires, les besoins...) de toute cette énergie, la batterie sera probablement utilisée au début vers 40% de sa capacité. Cette capacité diminue avec leur usure et celle des panneaux solaires. Lorsque la tension restante tombera sous 20 V, l'ordinateur (Un ordinateur est une machine dotée d'une unité de traitement lui permettant d'exécuter des programmes enregistrés. C'est un ensemble de circuits électroniques permettant de manipuler des données sous forme...) de bord cessera de fonctionner.

Electronique embarquée

L'ordinateur principal de Mars Reconnaissance Orbiter est un processeur (Le processeur, ou CPU (de l'anglais Central Processing Unit, « Unité centrale de traitement »), est le composant de l'ordinateur qui exécute les...) 32-bit RAD750, comprenant 10.4 millions de transistors, et dont l'horloge interne est cadencée à 133 MHz. Ce processeur est une version spéciale du processeur PowerPC750 aussi appelé G3, mais cette version est durcie pour résister aux radiations spatiales. Une carte mère (La carte mère est un matériel informatique (composé de circuits imprimés et de ports de connexion) servant à interconnecter toutes les...) spécifique a été réalisée pour l'occasion. Le processeur RAD750 est le successeur du RAD6000. Bien entendu, ce processeur peut paraître désuet si on le compare à un PC ou à un Macintosh (Macintosh (prononcé /makintɔʃ/) ou Mac est une série de différentes familles d'ordinateurs personnels conçus, développés, et vendus par Apple. Le premier Macintosh, le Macintosh 128K,...), mais ce processeur est particulièrement fiable dans l'espace, il peut même fonctionner lors des tempêtes solaires.

Les données scientifiques sont stockées dans une mémoire flash (La mémoire flash est une mémoire de masse à semi-conducteurs ré-inscriptible, c'est-à-dire une mémoire possédant les caractéristiques d'une...) de 160 Gigabits (20 giga-octets), constituée d'environ 700 puces de mémoire (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir d'une information.), chaque puce ayant une capacité de 256 Mo. Cette capacité de stockage n'est pas très importante si l'on considère que le volume de données acquis pèsera lourd. En effet, une seule image de la caméra HiRISE pourra occuper jusqu'à 28 Gigabits de données.

Le système d'exploitation du vaisseau, VxWorks (VxWorks est un système d'exploitation multitâche temps réel, généralement utilisé dans les systèmes embarqués.) dispose de nombreux outils permettant d'effectuer un monitoring du vaisseau. De nombreux protocoles inclus dans VxWorks lui permettent de diagnostiquer précisément d'éventuelles erreurs.

Systèmes de navigation

Les systèmes de navigation et des senseurs fourniront des données aux ingénieurs (position du vaisseau, cap et altitude).

  • Seize senseurs solaires (dont huit de secours) sont placés tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) autour du vaisseau, pour mesurer la position de celui-ci par rapport au Soleil.
  • Deux " chasseurs " d'étoiles seront utilisés pour fournir un pointage de précision à l'orbiteur, afin de déterminer son orientation (Au sens littéral, l'orientation désigne ou matérialise la direction de l'Orient (lever du soleil à l'équinoxe) et des points cardinaux (nord de la boussole) ;) et son altitude. Ces " chercheurs d'étoiles " sont de simples caméras numériques utilisées pour reconnaître la position d'étoiles déjà cataloguées de manière autonome.
  • Deux centrales inertielles sont aussi présentes à bord (dont une de secours). Elles fourniront des données lors des mouvements du vaisseau. Chaque centrale à inertie (Une centrale à inertie ou centrale inertielle est un appareil de navigation de précision comportant des gyroscopes, des capteurs d'accélération et de vitesse angulaire et...) est constituée de trois accéléromètres et de trois gyroscopes de type gyroscope-laser (RLG : Ring Laser Gyroscope (Un gyroscope (du grec « qui regarde la rotation ») est un appareil qui exploite le principe de la conservation du moment angulaire en physique (ou encore stabilité...)) .

Système de télécommunications (Les télécommunications sont aujourd’hui définies comme la transmission à distance d’information avec des moyens électroniques. Ce terme est plus utilisé que le...)

L'antenne à grand gain
L'antenne à grand gain

Le sous-système dédié aux télécommunications utilise une grande antenne pour transmettre ses données à la fréquence couramment utilisée pour les sondes interplanétaires (soit la bande X (Dans les télécommunications radio, la bande X est une plage de fréquences aux alentours de 8 GHz. Elle est attribuée a l'armée. On la retrouve également dans certains radars...), à la fréquence de 8 GHz). MRO innovera en utilisant de manière expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes dominants tant sur le plan formel, esthétique, que sur le plan culturel et...) la bande Ka, à 32 Ghz, afin de transmettre des données à haut-débit. La vitesse de transmission des données pourrait atteindre 6 Mbit/s, selon les prévisions. Ce taux de transfert de données est dix fois plus élevé que pour les précédents orbiteurs martiens. Deux amplificateurs seront utilisées pour la fréquence radio en bande-X (puissance émise de 100 watts, le second amplificateur (On parle d'amplificateur de force pour tout une palette de systèmes qui amplifient les efforts : mécanique, hydraulique, pneumatique, électrique.) étant un appareil de secours). Un amplificateur en bande-Ka consomme 35 watts. Au total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme. Exemple : "Le total des dettes". ...), la sonde achemine deux transpondeurs.

Deux antennes plus petites, à faible gain, sont aussi intégrées à la sonde, pour les communications à bas débit (Un débit permet de mesurer le flux d'une quantité relative à une unité de temps au travers d'une surface quelconque.) (elles seront utilisées en cas de situations critiques, lors du lancement ou de l'insertion en orbite martienne). Ces antennes n'ont pas besoin d'être pointées vers la Terre, elles peuvent transmettre et émettre dans n'importe quelle direction.

Système de propulsion

Un réservoir de carburant de 1175 litres est rempli avec 1187 kg d'hydrazine, un monergol (Un monergol est un ergol de formation souvent endothermique, qui a la propriété de se suffire à lui-même pour assurer la propulsion dans un moteur-fusée. Souvent, les monergols nécessitent l'usage d'un...). La pression à l'intérieur du réservoir est régulée par gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume...) (de l'hélium (L'hélium est un gaz noble ou gaz rare, pratiquement inerte. De numéro atomique 2, il ouvre la série des gaz nobles dans le tableau périodique des...) pressurisé) présent dans un autre réservoir dédié. Près de 70% du carburant sera utilisé pour l'insertion orbitale.

La sonde est dotée de 20 moteurs de poussée (En aérodynamique, la poussée est la force exercée par le déplacement de l'air brassé par un moteur, dans le sens inverse de l'avancement.).

  • 6 moteurs de forte poussée, principalement destinés à l'insertion en orbite. Chacun des moteurs produit 170 newtons de poussée ; soit un total de 1020 newtons de poussée.
  • 6 moteurs intermédiaires, pour effectuer des manœuvres de correction de trajectoire, mais aussi pour contrôler la position angulaire, ainsi que la rotation de la sonde durant l'insertion orbitale (en anglais, on parle de l'attitude control pour désigner tous les appareils qui permettent de déterminer l'orientation de l'orbiteur). Chacun de ces moteurs intermédiaires produit 22 newtons de poussée.
  • 8 petits moteurs de poussée, aussi présents pour déterminer et corriger l'orientation du véhicule (Un véhicule est un engin mobile, qui permet de déplacer des personnes ou des charges d'un point à un autre.) spatial (contrôle de la position angulaire, de la rotation de l'orbiteur). Ces moteurs d'appoint serviront aussi pour toutes les autres opérations lorsque la sonde fonctionnera de manière nominale. Chaque moteur (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique, électrique, thermique par exemple) en une énergie mécanique ou...) de faible poussée produit 0,9 newtons.

Quatre gyroscopes sont aussi inclus, afin d'orienter finement le satellite (Satellite peut faire référence à :), comme par exemple lors de l'acquisition (En général l'acquisition est l'action qui consiste à obtenir une information ou à acquérir un bien.) d'images à très haute résolution, où le moindre " faux mouvement " de l'orbiteur pourrait rendre l'image floue. Chaque gyroscope est utilisé pour un mouvement axial. Le quatrième gyroscope pourra remplacer n'importe lequelle des trois autres en cas de défaillance éventuelle. Chaque gyroscope pèse 10 kg, et peut tourner très rapidement (jusqu'à 6000 tours par minute).

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