Mars Express - Définition et Explications

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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 (Une sonde spatiale est un vaisseau spatial non habité envoyé par l'homme pour étudier à plus ou moins grande distance les corps...) sur une autre 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...) 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...). Ce 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...) fait suite à la sonde Rosetta (Rosetta est une sonde spatiale conçue par l'Agence spatiale européenne (ESA), ayant pour objectif de récolter des informations sur la comète...), dont Mars Express (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.) reprend les éléments principaux. Elle est elle-même à l'origine de Venus Express (Venus Express est une sonde spatiale de l'Agence spatiale européenne (ESA) ayant pour objectif d'étudier Vénus. C'est la première mission d'exploration de l'ESA en...), 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...) dont le lancement a eu lieu le 9 novembre 2005.

La sonde

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 Express (Express est un langage informatique servant à spécificier formellement des données. Il a fait l'objet d'une normalisation (ISO 10303-11).) Orbiter (Orbiter est un simulateur de vol spatial réaliste, diffusé sous forme de graticiel (mais non open source), pour le système d’exploitation...) est l'orbiteur martien (Martien est un nom générique qui désigne plusieurs types de créatures imaginaires censées vivre sur mars. Selon la version la plus répandue, les martiens, également...). Il se présente sous la forme d'un corps central en forme de boîte de dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son diamètre si c'est une...) 1,5 m × 1,8 m × 1,4 m. Sur une de ses faces est placée une antenne (En radioélectricité, une antenne est un dispositif permettant de rayonner (émetteur) ou de capter (récepteur) les ondes électromagnétiques.) grand gain et sur deux autres, les deux panneaux solaires, hérités des satellites (Satellite peut faire référence à :) de télécommunication, d'une 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...) totale de 11,42 m2.

Son 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...) au décollage (Le décollage est la phase transitoire pendant laquelle un aéronef passe de l'état statique - au sol - vers le vol.) était de 1 120 kg. La moitié de sa 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...) au lancement est réservée au carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme l'énergie chimique du carburant en énergie mécanique.).

Concernant 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...), le 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 développé et démocratisé, au cours du...) Terre-Mars a été assuré par le quatrième étage de son lanceur ( Lanceur, terme de l'astronautique Lanceur, terme du baseball ) Soyouz (Soyouz (du russe Союз, Union) désigne une famille de vaisseaux spatiaux habités soviétiques , puis russes...), Fregat. Le moteur (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique, électrique, thermique par exemple) en une énergie mécanique ou travail.[réf. nécessaire]) principal de la sonde, pouvant délivrer une 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.) de 400 newtons, a servi à freiner Mars Express, pour lui permettre de se satelliser 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...) de Mars et de rejoindre son 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.) de travail. Les 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.) durant la phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) de croisière sont effectuées par 8 fusées d'appoint, pouvant délivrer une poussée de 10 newtons. En cas de défaillance du moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif qui déplace de la matière en apportant de la puissance. Il effectue ce travail à partir d'une...) 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 (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) martienne, soit 687 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...) 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 (EADS Astrium est une filiale du groupe EADS (European Aeronautic Defence and Space company) présente en France, Allemagne, Grande-Bretagne, aux Pays-Bas et en Espagne et spécialisée dans les systèmes spatiaux civils et...), à Toulouse. Le lancement a été effectué par la société russo-européenne de commercialisation des lanceurs Soyouz, Starsem (Starsem est une société russo-européenne, créé 1996. Son siège social est Évry, en France.).

Instruments scientifiques

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 lieu à un paiement ou un bénéfice non pécuniaire pour être transporté.) de l'orbiteur est constituée de 7 instruments d'une masse totale de 116 kg} :

  1. ASPERA (Analyser of Space Plasmas & EneRgetic Atoms), capteur (Un capteur est un dispositif transformant l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une...) de particules chargées et neutres étudiant l'échappement des composants atmosphériques martiens dans l'espace en raison des vents solaires, fabriqué par 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.) suédois de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et...) spatiale de Kiruna ;
  2. HRSC (High Resolution Stereo (Stereo (Solar TErrestrial RElations Observatory) est une mission spatiale de la NASA réalisée dans le cadre du programme international d'étude des relations...) Camera) est une 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...) produisant des images en 3D en haute résolution (de 10 mètres par pixel (Le pixel, souvent abrégé px, est une unité de surface permettant de mesurer une image numérique. Son nom provient de la locution anglaise picture element, qui signifie...) pouvant aller jusqu'à 2 mètres par pixel pour certaines zones précises. Fabriqué par l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission...) libre de Berlin et la DLR, il cartographiera la surface de Mars. Par stéréographie, la caméra est également capable de fournir des 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...) topographiques et ainsi permettre la réalisation de Modèles Numériques de Terrain (MNT) avec une meilleure précision que Mola, le laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient de l'acronyme anglo-américain « light...) altimètre (Un altimètre est un appareil permettant de mesurer l'altitude.) américain embarqué sur MGS ;
  3. OMEGA (Observatoire pour la Minéralogie, l'Eau, les Glaces et l'Activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.)), 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 —...) opérant dans le proche 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.) et les microondes (gamme de 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 sans transporter de...) de 350 µm à 5,2 mm). Il étudiera la composition minéralogique de surface et la distribution de certains composés de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) et a été conçu par l'Institut d'astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et l'étude des propriétés des objets de l'univers...) 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 (Le dioxyde de carbone, communément appelé gaz carbonique ou anhydride carbonique, est un composé chimique composé d'un atome de carbone et de deux atomes...) (95%), l'eau, le monoxyde de carbone (Le monoxyde de carbone est un des oxydes du carbone. Sa formule brute s'écrit CO et sa formule semi-développée C=O ou –C≡O+, la molécule est composée d'un atome de carbone et d'un atome...), le méthane (Le méthane est un hydrocarbure de formule brute CH4. C'est le plus simple composé de la famille des alcanes. C'est un gaz que l'on trouve à l'état naturel et qui est produit par des organismes vivants....) et le formaldéhyde ;
  5. MaRS (Mars Radio Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on tient pour vrai au sens...)), expérience de l'université de Cologne de radioscience, utilisant le système radio de l'orbiteur, étudiant l'ionosphère (L’ionosphère est une région de l'atmosphère située entre la mésosphère et la magnétosphère, c'est-à-dire entre 60 et 800 km d'altitude. Elle est constituée de gaz fortement ionisé à très faible...), l'atmosphère, la surface et le sous-sol de Mars ;
  6. MARSIS (Mars Advanced 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...) for Subsurface and Ionosphere Sounding), radar destiné à la détection de présence d'eau sous forme liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) ou solide sous la surface martienne jusqu'à quelques 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...) 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 (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.) et l'infrarouge, mesurant le taux d'ozone (L’ozone (ou trioxygène) est un composé chimique comportant 3 atomes d’oxygène (O3). Sa structure est une résonance entre trois états. Métastable aux conditions ambiantes, l’ozone a tendance...) et de vapeur () d'eau de l'atmosphère, conçu par le service d'aéronomie du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) de Verrières-le-Buisson en France.

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 surface d'un astre (ou d'un satellite). L'atterrisseur...)

Beagle 2 (Beagle 2 était un atterrisseur qui devait se poser sur la planète Mars le 25 décembre 2003. Il y a été porté à bord de la sonde Mars Express, lancée le 2 juin 2003, et s'en est séparé...) est un module d'atterrissage (L’atterrissage désigne, au sens étymologique, le fait de rejoindre la terre ferme. Le terme recouvre cependant des notions différentes suivant qu'il est employé dans le domaine maritime ou aéronautique.). 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 (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) 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 (En informatique, un logiciel est un ensemble d'informations relatives à des traitements effectués automatiquement par un appareil informatique. Y sont inclus les...) SCOS-2000. Celle-ci est secondée par plusieurs autres équipes chargées par exemple du support informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine d'activité scientifique, technique et industriel en rapport avec le traitement automatique de...) ou du calcul de la trajectoire.

L'atterrisseur est contrôlé par 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) 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 (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) environ, les données scientifiques sont transmises au Centre européen d'astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer leur origine, leur évolution, leurs propriétés physiques et chimiques. Elle ne doit pas être confondue avec la...) (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 (L’Australie (officiellement Commonwealth d’Australie) est un pays de l’hémisphère Sud dont la superficie couvre la plus grande partie de l'Océanie. En plus de l’île-continent du...), 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.

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