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Mars Pathfinder
Vue d'artiste : la mission Mars Pathfinder sur le sol martien
Caractéristiques de la mission :
Nom Mars Pathfinder
Pays États-Unis
Objectif(s) Atterrir sur Mars et man?uvrer un robot (Un robot est un dispositif mécatronique (alliant mécanique, électronique et informatique) accomplissant automatiquement soit des tâches qui sont généralement dangereuses, pénibles,...) à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec sa...) 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...).
Vaisseau Mars Pathfinder (La mission Mars Pathfinder fut lancée le 4 décembre 1996 par la NASA grâce à une fusée Delta II, un mois après l'orbiteur Mars Global Surveyor. Après un voyage interplanétaire de sept mois, la mission...)
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 égale à l'opposé de la résultante des...) du vaisseau 870 kg
Administration responsable de la mission JPL - NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation...)
Fusée (Fusée peut faire référence à :) utilisée pour le lancement Delta 7925 (#D240)
Date de lancement 4 décembre 1996 à 06:58:07 (heure universelle).
Lancé depuis ESMC / Complexe de lancement 17B
Instruments scientifiques Lander Mars Pathfinder  :
  1. Instrument IMP (Imagerie Mars Pathfinder,
    (incluant un magnétomètre (Un magnétomètre est un appareil qui sert à mesurer l'aimantation d'un système. Il en existe différents types, basés sur des principes physiques différents. Les principaux sont:) et un anémomètre)
  2. Spectromètre (Un spectromètre est un appareil de mesure permettant d'étudier de décomposer une quantité observée — un faisceau lumineux en spectroscopie, ou bien un mélange de molécules par exemple en spectrométrie de masse — en...) à rayon X (Les rayons X sont une forme de rayonnement électromagnétique à haute fréquence dont la longueur d'onde est comprise approximativement entre 5 picomètres et 10 nanomètres. L'énergie de ces photons va de quelques eV (électron-volt), à...) (APXS)
  3. Senseurs atmosphériques et météorologiques (Instruments ASI/MET)

Robot Sojourner:

  1. Système d'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait jadis soit à...), comprenant trois caméras.
  2. Foreuse utilisant un laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient de...)
  3. Accéléromètres.
  4. Potentiomètres.

La mission Mars Pathfinder fut lancée le 4 décembre 1996 par la NASA grâce à une fusée Delta II, un mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) après 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 :) 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...). 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...) interplanétaire de sept mois, la mission se posa sur Mars, à Ares (Ares est la nouvelle famille de lanceurs civils américains de la NASA.) Vallis (Vallis (pluriel valles) est une mot d'origine latine qui désigne une vallée. Il est utilisé sur Mars pour décrire des vallées aux formes très diverses. Ainsi,...), dans la région de Chryse Planitia (Chryse Planitia est un bassin martien situé par 26° 35’ N, 40° 00’ W pour une superficie d'environ 500 000 m². C'est une plaine basse ou...) (à l'endroit même où la 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...) Viking 1 n'a pu se poser en son temps), le jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début...) de la fête nationale américaine (le 4 juillet 1997). Durant son voyage, la sonde a effectué 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.) (le 10 janvier, le 3 février, le 6 mai et le 25 juin). L'atterrisseur (Un atterrisseur (lander en anglais) désigne en dans le domaine de l'astronautique un engin spatial embarqué dans un véhicule spatial destiné à se poser sur la...) (en anglais lander), une fois à la surface, embarquait un petit robot, appelé Rocky ou Sojourner (du nom d'une célèbre abolitionniste américaine, défenseuse des droits de la femme, Sojourner Truth), qui déambula librement à la surface de la planète rouge (Planète rouge (Red Planet) est un film américain réalisé par Antony Hoffman, sorti en 2000.).

La mission embarquait un certain nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'instruments scientifiques, destinés à analyser l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) martienne, son climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période de temps donnée. Il se...), la géologie (La géologie, du grec ancien γη- (gê-, « terre ») et λογος (logos, « parole », « raison »), est la science qui traite de la...) (composition des roches et du sol). Mars Pathfinder fut le second projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité de contribution, et...) du programme Discovery de la NASA, dont le leitmotiv était de concevoir des missions à faible coût. Comme le rappelait l'administrateur de la NASA, Daniel Goldin, la stratégie (La stratégie - du grec stratos qui signifie « armée » et ageîn qui signifie « conduire » - est :) de l'agence spatiale (Une agence spatiale est un organisme d'État ayant pour but d'étudier l'Espace et de développer et gérer des programmes spatiaux) se résumait désormais à la devise " plus vite, mieux et moins cher " (en anglais " faster, better and cheaper "). Le 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...) (acronyme JPL), un département de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) de Technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) de Californie, était le responsable de cette mission d'exploration (L'exploration est le fait de chercher avec l'intention de découvrir quelque chose d'inconnu.) martienne.

À la fin des années 1990, cette mission marque le grand retour de la NASA sur la planète rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.), après les missions Viking de 1976. Ce fut aussi la première fois qu'un robot à quatre roues (La roue est un organe ou pièce mécanique de forme circulaire tournant autour d'un axe passant par son centre.) déambula sur une autre planète que 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. C'est la plus grande et la plus massive des quatre planètes...).

Cette mission fut un succès 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...) pour la NASA, notamment parce qu'elle a été un moyen de valider des démonstrations technologiques qui n'avaient jamais été utilisées (exploiter des airbags pour " amarsir " était une première, d'autres rovers ont d'ailleurs réutilisé ce système par la suite, notamment les robots de la mission Mars Exploration Rover). Mars Pathfinder est aussi remarquable au vu de son coût très bas par rapport à d'autres missions spatiales robotisées. L'amarsissage est aussi une prouesse, car deux tiers des vaisseaux envoyés vers la planète Mars n'ont jamais atteint leur objectif final. (se reporter aux missions Mars Climate Orbiter (Mars Climate Orbiter (anciennement Mars Surveyor Orbiter) était l'une des deux sondes spatiales du programme Mars Surveyor, l'autre étant Mars Polar Lander (anciennement Mars Surveyor Lander). Ces...) ou Mars Polar Lander).

Site d'atterrissage (L’atterrissage désigne, au sens étymologique, le fait de rejoindre la terre ferme. Le terme recouvre cependant des notions différentes suivant...)

Le site d'atterrissage serait une ancienne plaine (Une plaine est une forme particulière de relief, c'est un espace géographique caractérisé par une surface topographique plane, avec des pentes relativement faibles. Elle se trouve à basse...) alluviale, située dans l'hémisphère nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) de Mars. La région d'Ares Vallis a été choisie par les scientifiques parce qu'elle dispose d'une très importante quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur...) de roches. En admettant que les alluvions aient charié une multitude de roches très variées, le site promettait d'être intéressant. En outre, la surface était suffisamment plate pour un amarsissage en douceur. Une fois arrivé à bon port, le site où se posa le lander fut baptisé le " mémorial Carl Sagan " en l'honneur de l'astronome (Un astronome est un scientifique spécialisé dans l'étude de l'astronomie.) américain.

La sonde

La sonde était constituée d'un lander et d'un petit robot doté de six roues et pesant à peine 10,6 kg, appelé " Sojourner ".

Un amarsissage innovant

Le dégonflement des airbags laisse apparaître le rover
Le dégonflement des airbags laisse apparaître le rover

Mars Pathfinder a utilisé une méthode innovante pour amarsir : il fut d'abord assisté par un parachute (Le parachute est un dispositif destiné à freiner le mouvement, principalement vertical d'un objet ou d'une personne.) pour ralentir sa descente dans l'atmosphère ténue de la planète Mars, puis des airbags géants amortirent l'impact de la sonde avec le sol. Les sondes Viking utilisaient une méthode d'amarsissage plus classique, en utilisant des rétrofusées.

La mission

Le lander relayait les transmissions du robot vers la Terre, et il recevait les informations de la Terre à destination du rover. Le robot était téléguidé, mais il pouvait se déplacer de manière autonome lorsqu'il s'agissait d'éviter des petits obstacles.

La liberté de mouvement permise par ce petit robot a permis à l'équipe d'exploration d'analyser bien plus de roches et d'échantillons du sol que ne l'auraient permis une sonde traditionnelle. De son amarsissage le 4 juillet 1997 à sa dernière transmission, le 27 septembre 1997, la mission Mars Pathfinder a renvoyé pas moins de 16 500 images (via le lander), et 550 images grâce au rover. 15 analyses chimiques des roches et du sol ont été effectuées, ainsi que des relevés détaillés de météorologie (données liées aux vents, à la température). Ces 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 événement, etc.) ont renforcé l'idée que Mars fut jadis plus chaude et humide, et que l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) existait alors à l'état liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) à sa surface. L'atmosphère était probablement plus dense.

La raison exacte de la défaillance du lander n'est pas certaine, mais il s'agit probablement d'une défaillance de la batterie, ayant entraîné un refroidissement de celui-ci qui le rendit inopérant. Le robot Sojourner devait retourner de manière automatique (L'automatique fait partie des sciences de l'ingénieur. Cette discipline traite de la modélisation, de l'analyse, de la commande et, de la régulation des systèmes dynamiques. Elle a pour fondements théoriques les mathématiques, la...) près du lander, mais sa localisation exacte et son état restèrent inconnus. Malgré tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.), le lander et le rover ont fonctionné bien plus longtemps que prévu. La dernière tentative de la NASA pour recontacter Pathfinder date du 10 mars 1998.

Objectifs de la mission Mars Pathfinder

  • Prouver que la devise " faster, better and cheaper " (Plus rapide, mieux et moins cher) peut s'appliquer aux missions spatiales (la sonde fut développée (En géométrie, la développée d'une courbe plane est le lieu de ses centres de courbure. On peut aussi la décrire comme l'enveloppe de la famille des droites normales à...) en trois ans pour un coût inférieur à 150 millions de dollars). À titre de comparaison, le coût initial de la mission Mars Exploration Rover (Mars Exploration Rover (MER) est une mission spatiale initiée par les États-Unis et confiée à la NASA sur la planète Mars.) est de 800 millions de dollars.
  • Démontrer qu'il est possible d'envoyer des instruments scientifiques sur une autre planète, tout en utilisant une technologie moins complexe, à un coût représentant seulement un cinquième de celui des missions Viking.
  • Le coût total de la mission s'éleva à 280 millions de dollars, en y incluant les coûts annexes (opérations au sol durant la mission et lancement de la sonde).

Objectifs scientifiques

  • Établir la morphologie et la géologie de la surface en utilisant une effectuant des mesures in-situ.

Entrée dans l'atmosphère, descente et amarssissage

Durant la phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) de rentrée atmosphérique, la sonde utilisa :

  • Un bouclier thermique (Un bouclier thermique, dans le domaine de l'astronautique, est un dispositif destiné à protéger une partie d'un engin spatial contre l'échauffement cinétique.) et un gros parachute permettant la décélération.
  • Un altimètre (Un altimètre est un appareil permettant de mesurer l'altitude.) 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 émetteur envoie des ondes...) pour mesurer avec précision la distance entre la sonde et le surface.
  • Des rétrofusées pour ralentir la sonde durant sa descente.
  • Enfin, 24 airbags s'ouvrirent 8 secondes avant l'impact, après que la sonde se fut détachée de son parachute. L'impact avec la surface eu lieu à 10,6 mètres par seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une...).

Tous les instruments nécessaires à la descente ont été déployés en 4 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,...).

Une fois que la sonde fut stabilisée à la surface, les airbags se dégonflèrent en se rétractant sous le lander. Pour finir, les pétales de l'atterrisseur s'ouvrirent et les panneaux solaires se déployèrent. Le lander arriva (Arriva est un groupe privé britannique spécialisé dans le transport public de voyageurs. Il exploite des services de bus et de trains, principalement en Grande-Bretagne, mais aussi dans plusieurs pays d'Europe.) à 2 h 56 m 55 s du matin, heure (L'heure est une unité de mesure  :) martienne (soit 16 h 56 m 55 s UTC). Par conséquent, le lander dut attendre le lever du 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 type naine jaune,...) pour envoyer ses premiers signaux vers la Terre. Le site d'amarsissage était situé à Ares Vallis, à 19,30 degrés de latitude (La latitude est une valeur angulaire, expression du positionnement nord-sud d'un point sur Terre (ou sur une autre planète), au nord ou au sud de l'équateur.) nord et 33,52 degrés de longitude (La longitude est une valeur angulaire, expression du positionnement est-ouest d'un point sur Terre (ou sur une autre planète).) ouest (L’ouest est un point cardinal, opposé à l'est. C'est la direction vers laquelle se couche le Soleil à l'équinoxe, le couchant...), à 19 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...) au sud-ouest (Le sud-ouest est la direction à mi-chemin entre les points cardinaux sud et ouest. Le sud-ouest est opposé au nord-est.) du site théorique planifié par les ingénieurs. Durant le premier sol, le lander prit des images et fit quelques relevés météorologiques. Une fois les premières données reçues, les ingénieurs réalisèrent qu'un des airbags ne s'était pas complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou autocomplétion, est une fonctionnalité informatique permettant à l'utilisateur de limiter la quantité d'informations qu'il saisit...) dégonflé et qu'il pouvait obstruer la rampe de sortie nécessaire au robot Sojourner. Pour résoudre ce problème, ils rehaussèrent puis abaissèrent plusieurs fois un pétale (En botanique, un pétale est l'un des éléments foliacés colorés, dont l'ensemble compose la corolle d'une fleur. Celle-ci est la partie interne du périanthe qui comprend les deux...) du lander pour " aplatir " l'airbag. Ce fut un succès.

Le robot Sojourner pose ses roues sur Mars

Sojourner sortit du lander dès le Sol 2. Durant les sols suivants, il s'approcha de plusieurs roches baptisées par les scientifiques " Barnacle Bill ", " Yogi " et " Scooby Doo ". Ces noms s'inspirent de fameux personnages de dessins-animés. Le rover analysa la composition des roches et du sol, tandis que le lander prenait des photographies de Sojourner et de son environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement tend...) immédiat, tout en effectuant des relevés météorologiques.

Le robot Sojourner était un petit véhicule (Un véhicule est un engin mobile, qui permet de déplacer des personnes ou des charges d'un point à un autre.) à six roues, mesurant 65 cm de long, 48 de large, et 30 cm de haut. Il pesait 10,6 kilogrammes (Le kilogramme (symbole kg) est l’unité de masse du Système international d'unités (SI).). Il avait la capacité de se déplacer jusqu'à 500 mètres du lander, à une vitesse (On distingue :) de 1 centimètre (Un centimètre (symbole cm) vaut 10-2 = 0,01 mètre.) par seconde. Pendant 83 jours, il renvoya 550 photographies vers la Terre et analysa les propriétés chimiques de seize cibles scientifiques situées à proximité immédiate du lander.

Analyse des roches par le robot Sojourner

Le robot Sojourner utilise son spectromètre APXS sur le rocher Yogi
Le robot Sojourner utilise son spectromètre APXS sur le rocher Yogi

Le rocher Barnacle Bill

La première analyse de roches commença au sol 3, avec un rocher surnommé " Barnacle Bill " par les scientifiques. Le spectromètre APXS (en anglais Alpha Proton X-ray Spectrometer) fut utilisé pour déterminer la composition de la roche (La roche, du latin populaire rocca, désigne tout matériau constitutif de l'écorce terrestre. Tout matériau entrant dans la...), le spectromètre ayant mis 10 heures pour faire une analyse complète. Il détecta de nombreux éléments chimiques, à l'exception de l'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.), qui constituait à peine 1% de 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...) du rocher ou du sol. L'instrument APXS fonctionnait en irradiant les échantillons de roches et du sol avec des particules alpha (des nucléons d'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 éléments. Son point d'ébullition est...), eux mêmes constitués de deux protons et de deux neutrons). Les résultats confirmèrent que le rocher Barnacle Bill ressemble beaucoup aux roches terrestres de la famille des andésites, confirmant ainsi le passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble des configurations successives du monde et s'oppose au futur sur une échelle des temps...) volcanique de la planète rouge.

Le rocher Yogi

L'analyse d'un gros rocher surnommé " Yogi " avec l'outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son efficacité naturelle dans l'action. Cette augmentation se traduit par la...) APXS démontra qu'il était principalement composé de basalte. De par sa forme et sa texture, on peut penser que le rocher Yogi fut déposé là grâce à un flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens...), probablement de l'eau.

Le rocher Moe

Un autre rocher, appelé " Moe " semblait érodé. Les scientifiques en déduirent que l'érosion éolienne (Une éolienne est un dispositif qui utilise la force motrice du vent. Cette force peut être utilisée mécaniquement (dans le cas d'une éolienne de pompage), ou produire de l'électricité (dans le cas...) pouvait modifier la forme des roches martiennes.

Autres observations (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...) de Sojourner

La plupart des roches analysées sur le site de Mars Pathfinder contenaient de fortes concentrations de silicone (Les silicones, ou polysiloxanes, sont des composés inorganiques formés d'une chaine silicium-oxygène (...-Si-O-Si-O-Si-O-...) sur...). Dans un secteur dénommé " Rock Garden " (littéralement en français, le " jardin de roches ") le robot Sojourner observa des petites dunes en forme de croissant de lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du système solaire avec un diamètre de 3 474 km. La distance...), en tout point (Graphie) similaires aux dunes paraboliques terrestres.

Observations du lander

Quand au lander, il renvoya 16 500 images, et effectua 8,5 millions de mesures liées à la pression atmosphérique (La pression atmosphérique est la pression de l'air en un point quelconque d'une atmosphère.), 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 reliée aux sensations de...) et à la vitesse des vents martiens.

Fin de la mission

La mission initiale était un succès si la sonde fonctionnait au moins une semaine, voire un mois. La durée de vie (La vie est le nom donné :) initiale fut dépassée, car des données furent retransmises durant trois mois. Le contact final avec Pathfinder s'établit le 27 septembre 1997 à 10 h 23 heure (L’heure est une unité de mesure du temps. Le mot désigne aussi la grandeur elle-même, l'instant (l'« heure qu'il est »), y compris en sciences (« heure...) universelle. Les ingénieurs essayèrent de rétablir un contact durant les mois suivants, en vain, et cela jusqu'à une tentative ultime, le 10 mars 1998. Après l'amarsissage, l'atterrisseur Pathfinder fut baptisé " Mémorial Carl Sagan " (en anglais " Sagan Memorial Station ") en l'honneur du célèbre astronome et planétologue américain Carl Sagan.

Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

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