Mars Express - Définition

Introduction

Mars Express est le nom d'une mission spatiale de l'Agence spatiale européenne (ESA) lancée le 2 juin 2003, qui a pour objectif l'étude de Mars.

C'est la première mission de l'ESA de mise en orbite d'une sonde spatiale sur une autre planète que la Terre. Ce projet fait suite à la sonde Rosetta, dont Mars Express reprend les éléments principaux. Elle est elle-même à l'origine de Venus Express, sonde dont le lancement a eu lieu le 9 novembre 2005.

La sonde

L'orbiteur

Mars Express Orbiter est l'orbiteur martien. Il se présente sous la forme d'un corps central en forme de boîte de dimensions 1,5 m × 1,8 m × 1,4 m. Sur une de ses faces est placée une antenne grand gain et sur deux autres, les deux panneaux solaires, hérités des satellites de télécommunication, d'une surface totale de 11,42 m².

Son poids au décollage était de 1 120 kg. La moitié de sa masse au lancement est réservée au carburant.

Concernant la propulsion, le voyage Terre-Mars a été assuré par le quatrième étage de son lanceur Soyouz, Fregat. Le moteur principal de la sonde, pouvant délivrer une poussée de 400 newtons, a servi à freiner Mars Express, pour lui permettre de se satelliser autour de Mars et de rejoindre son orbite de travail. Les corrections de trajectoire durant la phase de croisière sont effectuées par 8 fusées d'appoint, pouvant délivrer une poussée de 10 newtons. En cas de défaillance du moteur principal, les fusées pouvaient également être utilisées pour satelliser Mars Express, sans lui permettre d'atteindre son orbite de travail. Le développement des moteurs d'appoint a été réalisé dans le cadre de la mission Cluster.

La durée nominale de la mission était d'une année martienne, soit 687 jours terrestres, et elle devrait ainsi prendre fin le 30 novembre 2005. La mission peut cependant être prolongée d'une année martienne (jusqu'au 31 octobre 2007) supplémentaire, car un surplus de carburant a été emporté.

Le contractant principal de Mars Express est la société EADS Astrium, à Toulouse. Le lancement a été effectué par la société russo-européenne de commercialisation des lanceurs Soyouz, Starsem.

Instruments scientifiques

La charge utile de l'orbiteur est constituée de 7 instruments d'une masse totale de 116 kg} :

1. ASPERA (Analyser of Space Plasmas & EneRgetic Atoms), capteur de particules chargées et neutres étudiant l'échappement des composants atmosphériques martiens dans l'espace en raison des vents solaires, fabriqué par l'Institut suédois de physique spatiale de Kiruna ;
2. HRSC (High Resolution Stereo Camera) est une caméra produisant des images en 3D en haute résolution (de 10 mètres par pixel pouvant aller jusqu'à 2 mètres par pixel pour certaines zones précises. Fabriqué par l'Université libre de Berlin et la DLR, il cartographiera la surface de Mars. Par stéréographie, la caméra est également capable de fournir des données topographiques et ainsi permettre la réalisation de Modèles Numériques de Terrain (MNT) avec une meilleure précision que Mola, le laser altimètre américain embarqué sur MGS ;
3. OMEGA (Observatoire pour la Minéralogie, l'Eau, les Glaces et l'Activité), Spectromètre opérant dans le proche infrarouge et les microondes (gamme de longueurs d'onde de 350 µm à 5,2 mm). Il étudiera la composition minéralogique de surface et la distribution de certains composés de l'atmosphère et a été conçu par l'Institut d'astrophysique spatiale d'Orsay ;
4. PFS (Planetary Fourier Spectrometer) est un spectromètre infrarouge italien optimisé pour l'étude des différents composants de l'atmosphère martienne que sont le dioxyde de carbone (95%), l'eau, le monoxyde de carbone, le méthane et le formaldéhyde ;
5. MaRS (Mars Radio Science), expérience de l'université de Cologne de radioscience, utilisant le système radio de l'orbiteur, étudiant l'ionosphère, l'atmosphère, la surface et le sous-sol de Mars ;
6. MARSIS (Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding), radar destiné à la détection de présence d'eau sous forme liquide ou solide sous la surface martienne jusqu'à quelques kilomètres de profondeur réalisé par l'université de Rome « La Sapienza » ;
7. SPICAM (SPectroscopy for the Investigation of the Characteristics of the Atmosphere of Mars), spectromètre opérant dans l'ultraviolet et l'infrarouge, mesurant le taux d'ozone et de vapeur d'eau de l'atmosphère, conçu par le service d'aéronomie du CNRS de Verrières-le-Buisson en France.

L'atterrisseur

Beagle 2 est un module d'atterrissage. Depuis sa descente sur Mars le 25 décembre 2003 il n'a pu être contacté. Il a été déclaré définitivement perdu par la suite.

Instruments scientifiques

Le contrôle au sol

La salle de contrôle à l'ESOC.

Le contrôle de la mission est assuré par le Centre européen d'opérations spatiales (ESOC). La salle de contrôle, nommée « salle de contrôle des missions planétaires » (en anglais Planetary missions control room), est partagée avec les missions Rosetta et Vénus Express. L'équipe de contrôle est constituée d'un manager des opérations (Spacecraft Operations Manager), de 8 ingénieurs d'opérations (Spacecraft Operations Engineers), de 3 planificateurs (Mission Planners), d'un analyste (Spacecraft Analyst) et de 5 contrôleurs (Spacecraft Controllers) ; formée 4 ans avant le lancement, elle utilise le logiciel SCOS-2000. Celle-ci est secondée par plusieurs autres équipes chargées par exemple du support informatique ou du calcul de la trajectoire.

L'atterrisseur est contrôlé par l'agence spatiale Britannique au LOCC (Lander Operations Control Centre) depuis Leicester.

La sonde passe une partie de chaque orbite tournée vers Mars et une partie tournée vers la Terre pour transmettre à 230 kb/s les informations collectées (entre 0,5 et 5 Go par jour), comme Venus Express. Après 6 mois environ, les données scientifiques sont transmises au Centre européen d'astronomie (ESAC) et stockées dans le Mars Express science data archive. Les antennes utilisée pour communiquer avec la sonde sont celles de New Norcia, en Australie, et de Cebreros en Espagne ; toutes deux mesurant trente-cinq mètres de haut et étant conçues pour pouvoir communiquer avec les sondes les plus éloignées.