L'ESPACE SOVIETIQUE

DES SONDES VERS MARS

Les quatre premières tentatives vers Mars sont soviétiques, elles ne produisent aucune donnée (1960-62). Elles sont suivies de deux tentatives américaines sans succès (1964).

Les premiers résultats sont ceux de Mariner 4 (1965). À ce moment-là, on surestimait encore la pression atmosphérique d'un facteur 10, on venait tout juste de détecter la vapeur d'eau, on ne connaissait pas les reliefs, et certains croyaient encore à l'existence des canaux de Lowell. L'hypothèse végétation dans les régions sombres était encore crédible.

Mars apparaît au contraire très semblable à la Lune, les seuls détails visibles en surface sont des cratères, que personne n'avait réellement prévus. La sonde renvoie 22 images pendant le survol (résolution typique de quelques dizaines de km). Pas de fort champ magnétique détecté, mais rien de concluant. Première estimation correcte de la pression et de la composition de l'atmosphère : elle consiste en 96% de CO2. C'est la fin de l'image d'une planète semblable à la Terre.

Mariner 6 et 7 (1969) Photographient 10% de la surface, une semaine après l'alunissage d'Apollo 11 (premier homme sur la Lune). Confirment les observations Mariner 4, mais observent 3 types de terrains différents (cratérisés, chaotiques, sans détails - en fait les plaines basaltiques récentes), ce qui implique une histoire géologique et des processus plus complexes que sur la Lune (173 images en tout, dont la résolution varie de 43 km à 100 m). Les observations résolues sont dans les terrains anciens pour l'essentiel, pas très précises (on reconnaît a posteriori Valles Marineris et les volcans géants sur les images d'approche). Améliorations sur l'atmosphère (pression, composition, températures de surface). Spectroscopie infrarouge, mais peu de résultats publiés sur la surface (détection de glace carbonique sur la calotte Sud). Mariner 7 renvoie la première image de Phobos, qui passait par hasard dans le champ de la caméra.

Mars 2 et 3 (1971) Arrivées en pleine tempête de poussière, les sondes soviétiques ne voient rien (les séquences d'observation sont préprogrammées). Les 2 atterrisseurs se posent mais ne renvoient pas de données. Composition et pression atmosphérique, détection des aérosols. Détection d'un champ magnétique, douteux.

Mariner 9 (1971)

Arrivé en même temps que les sondes soviétiques, Mariner 9 est commandé depuis la Terre en temps réel, et attend la fin de la tempête. Premières observations détaillées de la surface : relief/morphologie, géologie, évolution, températures, inertie thermique (7329 images, couverture presque complète). Champ de gravité et grands traits de la structure interne. Pression et composition atmosphérique détaillées, climatologie, composition des aérosols. Observations résolues des deux satellites. On reconnaît enfin la complexité de la surface, et l'histoire complexe de la planète. Mars occupe une place intermédiaire entre la Lune et Mercure d'une part, la Terre d'autre part (resurfaçage intense, mais pas de tectonique de plaques). Les mécanismes géologiques en œuvre sur Mars existent sur Terre, mais produisent des édifices gigantesques alors que la planète est 10 fois plus petite en volume.

Mars 4, 5 et 6 (1973)

Cette flotte comportait six sondes en tout, trois orbiteurs et trois atterrisseurs. Quelques résultats sur les propriétés de surface, l'atmosphère, l'ionosphère. L'atterrisseur de Mars-6 fournit le premier profil atmosphérique. Quelques images orbitales de Mars 4.

Viking (1976-1982) La mission était composée de deux orbiteurs et deux atterrisseurs. Ce sont toujours les plus importants résultats sur à peu près tous les aspects de la planète. Géologie/morphologie, topographie/altimétrie, analyses chimiques sur place. Gravité + Structure interne, atmosphère + météorologie + climatologie, surface, satellites. Recherche non concluante d'activité biologique.

Phobos-2 (1989) Restée deux mois en orbite martienne, la sonde a fourni quelques résultats importants sur l'atmosphère (aérosols + CO + H2O + profils) et la surface (premières cartes minéralogiques), interaction avec le vent solaire, Phobos. La sonde est perdue avant le survol rapproché de Phobos, principal objectif de la mission.

Mars Observer (1992) et Mars-96 (1996)

Les deux premières missions modernes (incluant notamment des caméras numériques) ont été perdues avant de renvoyer des données (Mars Observer au moment de la mise en orbite martienne, Mars-96 au lancement). La mission russe Mars-96 était la plus grosse mission planétaire jamais conçue, incluant un orbiteur, deux stations au sol et deux pénétrateurs, 30 expériences en tout. Les principaux instruments de Mars Observer équipent les différentes sondes du programme Mars Surveyor (NASA), et certains instruments de télédétection de Mars-96 ont été sélectionnés pour voler sur Mars-Express (ESA) à partir de 2004.

Mars Pathfinder (1997)

Atterrisseur + premier robot mobile sur Mars. C'était une mission technologique avec peu d'instruments. Premières images numériques depuis une orbite martienne. Analyses chimiques élémentaires des roches, étude de la diffusion atmosphérique, profil de descente. Ce troisième site d'atterrissage (après les deux sites Viking) a été choisi pour son intérêt géologique, mais est très semblable aux précédents.

Mars Global Surveyor (1997) Lancée en octobre 96, la sonde porte 6 des expériences de Mars Observer (perdu en 1992) : la caméra grand angle et haute résolution MOC (1,5 m de résolution max), le laser altimétrique MOLA (40 m de résolution verticale); le spectromètre IR-thermique TES, la mesure de champ magnétique, et l'expérience de gravimétrie par suivi d'orbite. La sonde s'est mise en orbite normalement, et devait descendre sur son orbite finale par aérofreinage (frottement sur l'atmosphère en utilisant les panneaux solaires). Cette méthode permet d'embarquer moins de carburant et donc d'augmenter la charge utile ; c'était la première tentative de ce genre après un test sur Vénus à la fin de la mission Magellan. Les sondes suivantes du programme doivent utiliser l'aérocapture, la mise en orbite elle-même s'effectuant par frottement. En fait deux problèmes se sont posés : d'une part un des panneaux solaires était mal déployé, ce qui rendait périlleux le ralentissement ; d'autre part la pression atmosphérique à l'arrivée était très différente de ce qui était prévu. La période de descente prévue était de 6 mois (jusqu'en mars 98), elle a été prolongée d'un an (printemps 99). L'antenne à grand gain ne pouvait pas être déployée avant la fin du freinage, le flux de télémétrie est donc resté très limité jusqu'à la mise en orbite finale. Depuis, la sonde fonctionne normalement et a largement renouvelé et précisé la vision donnée par les orbiteurs Viking.

Surveyor 1998

Lancés en décembre 98 (pour l'orbiteur) et janvier 99 (pour l'atterrisseur), les deux sondes ont été renommées Mars Climate Orbiter et Mars Polar Lander. La seconde était accompagnée de deux petites stations sur pénétrateurs qui constituaient une mission technologique à eux-seuls (nommée Deep Space 2). Cette mission était consacrée à l'étude de l'atmosphère au cours du temps, et embarquait les modèles de rechange des trois dernières expériences de Mars Orbiter.

Les deux sondes ont été perdues en arrivant à Mars, ce qui a profondément remis en cause la stratégie d'exploration de la NASA ("Faster, cheaper, better"...). L'atterrisseur devait se poser sur un site de haute latitude (80°) : météo et imagerie sur place + profil atmosphérique de descente, analyses d'échantillons. Les deux petits pénétrateurs portaient un sismographe et une station météo rudimentaire. L'orbiteur incluait une caméra HR et devait mesurer la température atmosphérique.

Mars Odyssey

(NASA, ex-Surveyor 2001) Orbiteur dédié à l'étude de la composition chimique (spectros gamma et neutron) et minéralogique (radiomètre IR haute résolution) et à l'environnement radiatif. La mission nominale durera deux années terrestres et demi (une année martienne). Le projet initial, qui comprenait un atterrisseur et un robot mobile, a été allégé après la perte des missions de 1999