MESSENGER
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Introduction

Le programme MESSENGER (en anglais : Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry and Ranging) est une mission d'étude des caractéristiques physicochimiques de la planète Mercure. Son but est d'étudier en particulier la composition chimique de 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...) et de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :), l'histoire géologique, la magnétosphère (La magnétosphère est la région entourant un objet céleste dans lequel les phénomènes physiques sont dominés ou organisés par son champ...), la taille, l'état et la nature du cœur 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, c'est-à-dire sous...), ainsi que l'origine de son champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par la donnée d'une intensité et...).

Mercure vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) par Messenger (Le programme MESSENGER (en anglais : Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry and Ranging) est une mission d'étude des caractéristiques physicochimiques de la planète...) le 14 janvier 2008.

Aucune mission ne s'était rendue vers Mercure depuis Mariner 10 (Mariner 10 était la dernière sonde spatiale du programme Mariner. Elle fut envoyée par la NASA le 3 novembre 1973, soit environ deux ans après la sonde Mariner 9, pour étudier les planètes Vénus et Mercure, ainsi qu'effectuer...), la précédente et unique 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...) qui a achevé sa mission en mars 1975. Celle-ci a offert une 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 près de 45 % de la surface de la planète (un seul hémisphère) avec une résolution de 1610 mètres de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la...). Messenger offre plusieurs améliorations dans la numérisation (La numérisation est le procédé permettant la construction d'une représentation discrète d'un objet du monde réel.) des clichés avec des caméras offrant une résolution permettant de distinguer des caractéristiques de surface de seulement 18 mètres de diamètre. Messenger sera également la première sonde à offrir l'image de l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise...) de la planète.

L'acronyme Messenger a été choisi 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 gouvernementale responsable du...) symboliquement car le dieu Mercure était le messager (messenger en anglais) des dieux dans la mythologie romaine.

Déroulement de la mission

Initialement prévu le 11 mai 2004, avec une 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...) de 12 jours (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...), le lancement de la 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...) a été repoussé le 26 mars 2004 pour la date du 30 juillet avec 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 15 jours.

Finalement, c'est le 3 août 2004 à 6h16 UTC, que la sonde décolle à bord d'une fusée (Fusée peut faire référence à :) Boeing (Boeing (nom officiel en anglais The Boeing Company) est l'un des plus grands constructeurs aéronautiques et aérospatiaux au monde. Son siège social est situé à Chicago,...) Delta II de la base 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 administratif est John F....), en Floride, après un ultime retard de 24 heures (L'heure est une unité de mesure  :) provoqué par une tempête (Une tempête est un phénomène météorologique violent à large échelle dite synoptique, avec un diamètre compris...) tropicale.

La sonde Messenger a survolé 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...) le 2 août 2005, à 2 347 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...) d'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 qui explique la...), pour utiliser l'assistance gravitationnelle (L'assistance gravitationnelle, dans le domaine de l'astronautique, est l'utilisation de l'effet du champ gravitationnel d'un corps céleste sur le vecteur vitesse d'un engin spatial, lorsque la...) de sa planète d'origine.

Cette assistance gravitationnelle se poursuivra grâce à une trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et notamment par son centre de gravité.) assez longue et complexe pour pouvoir atteindre la vitesse orbitale (La vitesse orbitale d'un corps céleste, le plus souvent une planète, un satellite naturel, un satellite artificiel ou une étoile binaire, est la vitesse à laquelle il orbite autour du barycentre d'un...) de Mercure qui est très élevée, sans trop consommer d'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.).

Elle a ainsi survolé Vénus en octobre 2006 et en juin 2007 et devrait faire de même par trois fois avec Mercure, avant de commencer 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 scientifiques.) en mars 2011, pour une durée de 1 an. Ces divers survols seront suivis de corrections de trajectoires par les propulseurs.

Lors de son premier survol de Mercure à seulement 200 km de sa surface le 14 janvier 2008, la sonde a pris une première série de clichés haute résolution de la face inconnue de la planète.

Lors de son deuxième survol de Mercure toujours à 200 km de sa surface le 6 octobre 2008, la sonde a pris plus de 1200 clichés, haute résolution de la face inconnue de la planète, couvrant ainsi 30% de sa surface. Le troisième et dernier survol de Mercure avant l'insertion orbitale définitive (18 mars 2011), s'est déroulé le 29 septembre 2009, dévoilant les derniers 10% encore inconnus de sa surface.

Mercure étant quasiment dépourvue d'atmosphère, la sonde ne pourra pas utiliser d'aérofreins lors de sa mise 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.) finale et devra utiliser ses propulseurs d'appoint pour ralentir.

La sonde sera en orbite mercurienne le 18 mars 2011.

La sonde et ses sous-systèmes

Vue d'artiste (Est communément appelée artiste toute personne exerçant l'un des métiers ou activités suivantes :) de la sonde Messenger près de la planète Mercure.
Trajectoire de Messenger

La sonde Messenger conçue et 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 la courbe.) par le Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (JHU / APL), est une boite aplatie (1,27 m × 1,42 m × 1,85 m) protégée du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification...) par 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.) en forme de demi cylindre (Un cylindre est une surface dans l'espace définie par une droite (d), appelée génératrice, passant par un point variable décrivant une courbe plane fermée (c), appelée courbe directrice...) et pourvue de deux panneaux solaires. 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:) est installé au bout d'un bras de 3,6 mètres. 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 contribution du corps à la...) totale de la sonde est de 1093 kg dont 607,8 kg de masse d'ergol (Un ergol, dans le domaine de l'astronautique, est une substance homogène employée seule ou en association avec d'autres substances et destinée à fournir de l'énergie. Les ergols sont les produits initiaux, séparés, utilisés dans...) et 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...). La structure en graphite / epoxy est constituée de deux panneaux verticaux qui supportent les deux réservoirs de carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme l'énergie chimique du carburant en énergie mécanique.) et de deux panneaux verticaux qui soutiennent le réservoir de comburant (Un comburant est un corps chimique qui a pour propriété de permettre la combustion d'un combustible. Le principal comburant est le dioxygène.). Le panneau supérieur supporte le propulseur principal (LVA), les propulseurs auxiliaires et leur réservoirs, les senseurs stellaires et la batterie.

La propulsion (La propulsion est le principe qui permet à un corps de se mouvoir dans son espace environnant. Elle fait appel à un propulseur qui transforme en force motrice l'énergie...) est assurée par un propulseur biergol (Un biergol ou diergol, dans le domaine de l'astronautique, est un propergol composé de deux ergols liquides stockés séparément.) de 645 N 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.) et 317 s d'impulsion spécifique (L'impulsion spécifique (notée généralement Isp), dans le domaine de l'astronautique, est le quotient de deux grandeurs, dont l'une est la poussée...). Quatre propulseurs 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...) de 22 N de poussée contrôlent le satellite (Satellite peut faire référence à :) pendant les tirs du propulseur principal. Le contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) d'attitude du satellite est assuré par dix propulseurs mono-ergol de 4 N de poussée et une roue (La roue est un organe ou pièce mécanique de forme circulaire tournant autour d'un axe passant par son centre.) à inertie (L'inertie d'un corps découle de la nécessité d'exercer une force sur celui-ci pour modifier sa vitesse (vectorielle). Ainsi, un corps immobile ou en mouvement rectiligne uniforme (se déplaçant sur une droite à vitesse constante)...). L'attitude du satellite est acquise grâce à des senseurs stellaires, une 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...) et six senseurs solaires. La puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) électrique est fournie par les panneaux solaires, qui s'étendent au-delà du bouclier thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur suivant différents phénomènes...) et sont orientés de façon à contrôler leur température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est...) et la puissance délivrée qui est nominalement de 450 W en orbite 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...) de Mercure. Les panneaux solaires sont recouverts à 70 % de réflecteurs optiques (OSR) et à 30 % de cellules photovoltaïques AsGa / Ge. La puissance est stockée à l'aide de batteries nickel (Le nickel est un élément chimique, de symbole Ni et de numéro atomique 28.) / hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.).

Les communications vers la terre sont réalisées en 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...) par l'intermédiaire de deux antennes 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 »,...) à commande (Commande : terme utilisé dans de nombreux domaines, généralement il désigne un ordre ou un souhait impératif.) de phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) (liaison descendante) et d'antennes à faible gain et à gain moyen (liaison montante et descendante) qui sont montées sur les faces avant et arrière de la sonde. Un système de contrôle thermique passif, constitué d'un bouclier thermique opaque en tissu de céramique (Premier « art du feu » à apparaître (avant la métallurgie et le travail du verre), la céramique désigne l’ensemble des objets fabriqués en...), est utilisé pour maintenir la température de fonctionnement de la sonde lorsqu'elle est proche du soleil. Des radiateurs sont par ailleurs intégrés à la structure et l'orbite est optimisée afin de minimiser les flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus précisément le...) thermiques infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus...) et visible provenant de la surface de Mercure. Des isolants multicouches, des joints à faibles conductivité et des réchauffeurs sont également utilisés pour maintenir les températures dans les limites de fonctionnement.

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