Mars Reconnaissance Orbiter - Définition

Introduction

Mars Reconnaissance Orbiter (sigle : MRO) est une sonde spatiale américaine actuellement en orbite autour de Mars. Son lancement, initialement prévu par la NASA le 10 août 2005, a du être reporté à deux reprises, suite à des incidents techniques (notamment à cause d'un problème mineur sur l'étage Centaur de la fusée Atlas). Elle a été finalement lancée avec succès, le vendredi 12 août 2005, pour une odyssée de 500 millions de kilomètres en direction de Mars.

Le 10 mars 2006, après un voyage de sept mois, elle a exécuté avec succès, au grand soulagement des responsables de la mission, qui suivaient anxieusement l'opération au Jet Propulsion Laboratory de la NASA, à Pasadena en Californie, les délicates manœuvres lui permettant d'entrer en orbite autour de la planète rouge, qu'elle étudiera pendant deux ans. Elle va maintenant se rapprocher peu à peu de Mars grâce à la force d'attraction et passer dans les six prochains mois d'une révolution elliptique de 35 heures à une orbite quasiment circulaire de deux heures autour de l'astre.

Cette sonde, dont les objectifs scientifiques sont multiples, devrait permettre d'améliorer notre compréhension de Mars, grâce à une observation détaillée de sa surface. Elle permettra de sélectionner d'éventuels sites d'atterrissages pour de futures missions, et elle fera office de relais à haut débit pour les futures sondes présentes à la surface de Mars. Elle remplacera la vieillissante sonde Mars Global Surveyor comme plate-forme principale d'observation de la planète Mars. MRO est devenue, une fois en orbite, le quatrième satellite artificiel en activité de la planète rouge (rejoignant ainsi la sonde européenne Mars Express, et les deux sondes de la NASA Mars Odyssey et Mars Global Surveyor).

Vue d'ensemble

MRO conduira sa mission scientifique durant une période de deux années, après s'être placée sur une orbite circulaire grâce à la technique du freinage atmosphérique (ou aérofreinage), que la NASA commence à maîtriser. Cette technique consiste à ralentir progressivement le vaisseau grâce à la haute atmosphère de Mars pour rendre l'orbite d'un vaisseau plus circulaire. La mission scientifique proprement dite ne commencera que lorsque tous les tests techniques seront effectués (en novembre 2006). Après ses deux années de mission, la sonde continuera très probablement ses observations scientifiques, en continuant à servir de relais de communication.

La sonde Mars Reconnaissance Orbiter préparera donc le terrain pour de futures missions déjà prévues par la NASA, notamment pour le lander appelé Phoenix, sélectionné pour être envoyé durant l'opportunité de lancement de 2007, mais aussi pour un robot mobile appelé Mars Science Laboratory, qui sera développé pour profiter de la fenêtre de lancement de 2011. Les caméras de MRO permettront de choisir les meilleurs sites d'amarsissage pour ces robots, en faisant le meilleur compromis entre risques potentiels et récolte scientifique attendue sur les dits sites. Les capacités supérieures de la sonde MRO en matière de transmission de données permettront de fournir un relais de communication indispensable pour les missions présentes au sol. MRO sera aussi capable de fournir des données essentielles durant l'amarsissage de ces sondes.

Instrumentation

Les principaux buts de la mission de Mars Reconnaissance Orbiter sont la recherche d'éventuelles ressources aquifères, la caractérisation de l'atmosphère et de la géologie martienne.

Six instruments scientifiques sont embarqués à bord du vaisseau, ainsi que deux instruments qui utilisent les données récoltées par les sous-systèmes du vaisseau, pour récolter des données scientifiques. Trois démonstrations technologiques sont aussi incluses, pour être éventuellement utilisées lors de missions futures.

• Caméras
  • HiRISE (High Resolution Imaging Science Experiment)
  • CTX (Context Camera)
  • MARCI (Mars Color Imager)
• Spectromètre
  • CRISM (Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars)
• Radiomètre
  • MCS (Mars Climate Sounder)
• Radar
  • SHARAD (Shallow Radar)

Instrumentation scientifique

HiRISE

La caméra HiRISE (en anglais High Resolution Imaging Science Experiment) est constituée d'un télescope réfléchissant de 0,5 mètre, le plus grand jamais utilisé dans une mission spatiale. Cette caméra a une résolution angulaire correspondant à 0,3 mètre au sol depuis une hauteur de 300 kilomètres. Elle prendra des clichés dans 3 bandes de couleurs : en bleu-vert, en rouge et dans l'infrarouge.

Pour faciliter la cartographie de sites potentiels d'amarsissage, la caméra HiRISE peut produire des images stéréo. On pourra ainsi estimer la topographie d'un site avec une précision de 0,25 mètre.

CTX

La caméra de contexte (en anglais Context Imager dont l'acronyme est CTX) fournira des clichés monochromes, pouvant couvrir jusqu'à 40 km de largeur, avec une résolution de 8 mètres par pixel. L'instrument CTX doit fonctionner de manière synchrone avec les deux autres caméras présentes sur la sonde, pour fournir (comme son nom l'indique) des cartes permettant de replacer les images d'HiRISE et de MARCI dans leur contexte global.

MARCI

Le Mars Color Imager, aussi appelé MARCI, fournira des images dans 5 bandes de couleurs visibles, et dans 2 bandes ultraviolettes. MARCI sera utilisé pour réaliser une carte globale de Mars, afin de caractériser les variations journalières, saisonnières et annuelles du climat martien. MARCI fournira aussi des bulletins météo journaliers.

CRISM

L'instrument CRISM est un spectromètre travaillant dans l'infrarouge et la lumière visible. Il produira des cartes détaillées de la minéralogie de la surface martienne. Cet instrument a une résolution de 18 mètres, à une distance orbitale de 300 km. Il opérera dans des longueurs d'onde comprises entre 400 nm et 4050 nm, mesurant leur spectre grâce à 560 canaux de 6,55 nm de largeur chacun. En langue anglaise, CRISM est l' acronyme de : Compact Reconnaissance Imaging Spectrometers for Mars

MCS

Le Mars Climate Sounder (acronyme MCS) est un spectromètre de 9 canaux, doté d'un canal large bande fonctionnant du proche ultraviolet au proche infrarouge (0.3 à 3.0 µm), et huit canaux fonctionnant dans l'infrarouge moyen (12 à 50 µm). Les différents canaux permettront à l'instrument de mesurer la température, la pression, la vapeur d'eau et les niveaux de poussière présents à la surface.

Il observera l'atmosphère en s'intéressant à l'horizon de la planète visible depuis la sonde. Cet instrument fractionnera cette image de l'horizon, afin d'analyser finement les différentes couches de l'atmosphère. Le MCS sera capable de visualiser des couches de l'atmosphère séparées de 5 km (soit 3 miles).

Les mesures effectuées seront assemblées pour réaliser des cartes journalières et globales de la température montrant les variations atmosphériques sur Mars.

SHARAD

L'expérimentation Shallow Subsurface Radar, surnommée SHARAD, est conçue pour sonder la structure interne de la calotte polaire martienne, mais aussi pour rassembler des informations sur les couches de glace souterraines présentes sur Mars, sur les roches et pour détecter (qui sait !), de l'eau liquide qui pourrait être accessible depuis la surface.

Autres investigations scientifiques

Étude du champ de gravité

Les variations du champ gravitationnel martien peuvent engendrer des variations de vitesse pour la sonde MRO. La vélocité de la sonde sera mesurée en utilisant le décalage doppler de l'orbiteur, dont le signal est renvoyé vers la Terre.

Étude de la structure de l'atmosphère martienne

Des accéléromètres très sensibles sont intégrés à l'orbiteur. Ils permettront de déterminer par déduction la densité atmosphérique. On ne sait pas encore si cette expérience se déroulera uniquement durant la phase de freinage atmosphérique (lorsque MRO est situé à une altitude plus basse, dans des zones plus denses de l'atmosphère), ou durant toute la mission.

Démonstrations technologiques

Electra

Electra est une antenne UHF à haute fréquence, conçue pour communiquer avec les futurs landers dès leur amarsissage. Grâce à Electra, l'arrivée et la localisation de sondes sur Mars seraient plus précises.

Caméra de navigation optique

La caméra de navigation optique prendra des clichés des lunes de Mars, Phobos et Déimos avec les étoiles en arrière plan, afin de déterminer l'orbite de MRO avec plus de précision. Cette expérience n'est pas indispensable au bon fonctionnement de la mission, elle a été incluse pour que les ingénieurs puissent tester de nouvelles techniques de repérage dans l'espace. À l'avenir, les insertions en orbite et les amarsissages pourraient être plus précis.