Un aérobot est un type de sonde planétaire conçu pour recueillir des données en se laissant porter par l'atmosphère de la planète explorée.
Dès 1960, quand on a commencé à travailler sur les rover lunaires destinés à l'exploration de la Lune et d'autres planètes du système solaire, ces machines ont présenté des caractéristiques qui les limitaient sensiblement. Elles étaient coûteuses, leur autonomie réduite et, en raison de la durée de transmission des ordres par radio aux distances interplanétaires, elles devaient être suffisamment intelligentes pour ne pas risquer de s'endommager.
Dans le cas des planètes ayant une atmosphère — qu'elle qu'en soit la composition — il existe une alternative : un robot volant autonome. La plupart des aérobots sont des aérostats, principalement des ballons, mais parfois des dirigeables. En volant au–dessus des obstacles, poussé par le vent, un ballon peut explorer en détail de vastes étendues pour un coût relativement modeste. Pour l'exploration planétaire on a aussi envisagé d'utiliser des avions.
Le recours à un ballon pour explorer une autre planète peut sembler étrange mais celui-ci présente de nombreux avantages pour l'exploration planétaire. Le poids d'un ballon et son coût est faible. Le ballon peut parcourir de grandes étendues de terrain et son altitude de vol permet d'obtenir beaucoup plus de détails qu'à partir d'un satellite. Dans le cadre de missions d'exploration, le fait de ne pas pouvoir les diriger constitue généralement une contrainte mineure.
Le recherche sur les ballons utilisés pour l'exploration planétaire a donner naissance à quelques concepts originaux.
L'un d'entre eux est la montgolfière infrarouge solaire. C'est un ballon à air chaud dont l'enveloppe est faite d'un matériau qui capture la lumière du soleil ou la lumière réfléchie par la surface d'une planète. Le noir est la meilleure couleur pour absorber la chaleur, mais d'autres facteurs entrant en ligne de compte et l'enveloppe peut être de couleur différente. Les montgolfières solaires présentent plusieurs avantages pour l'exploration planétaire, elles sont plus faciles à mettre en œuvre qu'un ballon à gaz, ne nécessitent pas obligatoirement une réserve de gaz pour le gonflage et, de plus, peuvent supporter de petites fuites. En revanche elles présentent l'inconvénient de ne pouvoir être utilisées que de jour.
L'autre concept est celui d'un ballon à « fluide réversible ». Ce ballon consiste en une enveloppe reliée à un réservoir contenant un fluide facile à vaporiser. Ainsi le ballon va monter lorsque le fluide se vaporise, et descendre lorsque la gaz se recondense en fluide. Il y a plusieurs façons de réaliser ce système mais toutes relèvent du même principe.
Un ballon conçu pour l'exploration planétaire transporte une petite nacelle contenant les instruments de mesure, la source d'énergie, les systèmes de contrôle et de communication. Pour des considérations de poids, l'équipement de communication sera de faible puissance pour économiser l'énergie et une sonde spatiale orbitant en altitude servira de relais.
Une montgolfière solaire se pose la nuit et est équipée d'une corde de guidage attachée à la nacelle qui s'enroulera sur le sol et ancrera le ballon pendant la nuit. La corde doit être faite de matériau à très faible coefficient de friction pour éviter qu'elle ne se bloque au sol.
À la place du système nacelle et corde de guidage, le ballon peut emporter une sorte de « serpent » plus épais qui, à lui seul, remplace ces deux éléments. Cette configuration est intéressante pour faire des mesures de surface directes.
On peut aussi ancrer le ballon à un endroit précis pour effectuer des observations atmosphériques.
L'aspect le plus compliqué de l'usage des ballons dans l'exploration planétaire est la phase de sa mise en œuvre. Généralement le ballon pénètre l'atmosphère de la planète enfermé dans une coque protégée par un bouclier thermique en forme de cône. Après son entrée dans l'atmosphère, un parachute va extraire le ballon de sa coque qui tombera plus loin. Le ballon va alors se déployer et se gonfler.
Une fois qu'il est opérationnel, l'aérobot remplira sa mission de façon très autonome recevant uniquement quelques ordres généraux de la Terre. L'aérobot doit savoir naviguer dans les trois dimensions, recueillir et mémoriser des données scientifiques, contrôler son propre vol en faisant varier son altitude et même se poser dans des endroits précis pour opérer des observations rapprochées.
La première mission planétaire en ballon — et pour l'instant la seule — a été menée en 1985 par l'Institut pour la recherche spatiale de l'académie soviétique des sciences en coopération avec le Centre national d’études spatiales français (CNES). un petit ballon, très semblable en apparence aux ballons–sondes météorologiques terrestres, était embarqué dans chacune des sondes spatiales soviétiques du programme Véga envoyées en 1984.
Le premier ballon est entré dans l'atmosphère de Vénus le 11 juin 1985, suivi du second ballon le 15 juin. Le premier ballon est tombé en panne après 56 minutes, mais le second est resté opérationnel un peu moins de deux jours terrestres jusqu'à ce que ses batteries soient vides.
L'idée des ballons dans le programme Véga est de Jacques Blamont, directeur scientifique et technique du CNES et père de l'exploration planétaire en ballon. Il a défendu son projet avec énergie et réussit à lever quelques fonds internationaux
Les résultats scientifiques de la sonde Véga ont finalement été modestes, mais l'expérience a démontré le réel intérêt des ballons dans le cadre de l'exploration planétaire.
Après le succès rencontré par les ballons dans le programme Véga en direction de Vénus, Jacques Blamont se consacre à une mission plus ambitieuse vers Mars. Le ballon sera embarqué par une sonde spatiale soviétique.
La pression atmosphérique sur Mars est environ 150 fois moindre que sur Terre. Dans une atmosphère aussi ténue, un ballon avec un volume de 5 000 à 10 000 m³ ne pourrait emporter une charge utile que de 20 kg ; il faut envisager un ballon de 100 000 m³ pour enlever 200 kg.
Blamont a déjà conduit de nombreuses expériences sur les montgolfières solaires avec plus de 30 vols à son actif entre la fin des années 1970 et le début des années 1990. Les montgolfières ont volé à une altitude de 35 km ou l'atmosphère est aussi froide et raréfiée que sur Mars et l'une d'entre elles à passé 69 jours en l'air en bouclant deux fois le tour de la Terre.
Les premières études de ballons pour Mars envisagent un système à « double ballon » avec un ballon étanche rempli à l'hydrogène ou à l'hélium, attaché à une montgolfière solaire. Le ballon à gaz léger est destiné à garder la montgolfière en vol durant la nuit. Au cours de la journée la chaleur du soleil fait chauffer la montgolfière et l'ensemble du système prend de l'altitude.
Finalement les chercheurs optent pour un ballon à hélium cylindrique en film de PET aluminisé et d'un volume de 5 500 m³. Le ballon devrait prendre de l'altitude dans la chaleur de la journée, et redescendre avec la fraîcheur de la nuit.
La masse totale du ballon est de 65 kg comprenant une nacelle de 15 kg et une corde de guidage supportant l'instrumentation de 13,5 kg. Le ballon devrait pouvoir être opérationnel pendant 10 jours. Malheureusement, malgré les études considérables qui ont été faites sur le ballon et les systèmes environnants, les Russes, à cause de difficultés financières, repoussent l'envoi de la sonde de 1992 à 1994, puis à 1996. Toujours pour des raisons de coût le ballon n'a finalement pas fait partie du projet et, enfin, la sonde a été perdue au moment du lancement en 1996.