Mars Odyssey

Les résultats de la mission au terme de la première année d'observation

La mission :

La fenêtre de tir pour Mars Odyssey s'est ouverte le 7 avril 2001, date à laquelle la sonde a été lancée avec succès par une fusée Delta II 7925 (McDonnel Douglas) depuis le pas de tir n°17 du centre spatial de Cap Canaveral en Floride (notons que le lancement aurait du avoir lieu depuis la base de l'US Air Force de Vanderberg, Cap Canaveral ayant été initialement réservée pour l'atterrisseur).

Au cours du trajet Terre - Mars, la sonde a exécuté quatre manœuvres de correction de trajectoire (TCM). Les communications avec la Terre s'effectuaient grâce aux antennes faible gain (LGA) et moyen gain (MGA). L'antenne à grand gain a également été utilisée à quelques reprises durant le voyage. Mars Odyssey a mis six mois et demi pour parcourir les 460 millions qui la séparait de la planète rouge.

La mise en orbite Mars a eu lieu le 24 octobre 2001 à 4h26 (heure française). A l'issue d'une manœuvre propulsive de 20 minutes, la sonde s'est insérée sur une orbite d'une période de 18 heures et 36 minutes (la technique de l'aérocapture avait d'abord été retenue avant d'être annulée). La précision de la mise en orbite a été diabolique, puisque le point d'insertion a été atteint à un kilomètre près !

Le samedi 27 octobre 2001, soit trois jours seulement après la mise en orbite, Mars Odyssey a entamé 3 longs mois d'aérofreinage. Cette technique délicate, validée par la sonde Mars Global Surveyor, consiste à effleurer à maintes reprises les hautes couches de l'atmosphère martienne pour modifier les paramètres orbitaux. Au cours de l'aérofreinage, les ingénieurs du JPL ont du composer avec une gigantesque tempête de poussière, qui avait pris naissance plusieurs mois auparavant à proximité du bassin d'Hellas.

Après avoir plongé à 322 reprises dans la couche d'air ténu qui entoure la planète Mars, Mars Odyssey a terminé avec succès son freinage atmosphérique le 11 janvier 2002. L'orbite suivie par Mars Odyssey n'était cependant pas encore tout à fait celle désirée par les scientifiques. Le périapse (point de l'orbite le plus proche de la planète) était à 201 kilomètres de la surface martienne, tandis que l'apoapse (point de l'orbite le plus éloigné de la planète) était situé à 500 kilomètres d'altitude. Au cours des deux semaines qui ont suivi la fin de l'aérofreinage, les navigateurs ont affiné l'orbite pour lui donner sa forme définitive : un cercle presque parfait (périapse situé 400 km) parcouru en 2 heures et passant par les pôles (inclinaison de 91,3°).

La mission principale de Mars Odyssey va durer 917 jours terrestres. Mars Odyssey jouera ensuite le rôle de relais de transmission pour les futurs atterrisseurs martiens pendant 457 jours terrestres, ce qui porte la durée totale de la mission à 1374 jours (soit deux années martiennes).

Charge scientifique :

Le spectromètre gamma GRS :

Hérité de la sonde Mars Observer et composé de trois instruments (un spectromètre gamma et deux spectromètres à neutrons), le GRS devra dresser la carte globale de la composition élémentaire de la surface martienne avec une précision d'au moins 10%. La résolution spatiale de l'instrument est de 300 km. L'appareil sera capable d'identifier une vingtaine d'éléments majeurs (dont le silicium, l'oxygène, le fer, le magnésium, le potassium, l'aluminium, le calcium, le soufre et le carbone), ainsi que des éléments mineurs et des éléments de trace. Il devra aussi étudier la distribution de l'eau en surface et déterminer sa présence dans le proche sous-sol, mesurer la composition élémentaire des calottes polaires permanentes et évaluer l'épaisseur des calottes polaires saisonnières et leurs variations au cours du temps. Le GRS se livrera aussi à quelques mesures d'astrophysiques en étudiant les sursauts gamma, ces fameuses bouffées de rayons gamma qui illuminent pendant des instants très brefs la voûte céleste.

Le spectro-imageur THEMIS

Tout comme le TES de la sonde Mars Global Surveyor, l'instrument THEMIS (Thermal Emission Imaging System) réalisera une cartographie des ressources minéralogiques de la planète Mars grâce à un spectromètre fonctionnant dans l'infrarouge thermique. Il sera capable d'identifier tous les minéraux, pour peu que leur abondance soit supérieure à 10 voire 5 % THEMIS prendra des images infrarouges de la surface (10 bandes spectrales de 6,5 à 15,5 microns) avec une assez haute résolution (100 mètres par pixel contre 3 km pour le TES de MGS). La position précise des bandes spectrales sera déterminée d'après les résultats fournis par le TES de Mars Global Surveyor. THEMIS devrait pouvoir détecter des carbonates, des silicates, des hydroxydes, des sulfates, des oxydes et des phosphates.

THEMIS inclut aussi une caméra fonctionnant dans le domaine du visible (5 bandes spectrales, de 0,425 à 0,8 microns), qui fournira des images avec une résolution de 20 mètres par pixel. Cette caméra va permettre d'obtenir jusqu'à 15000 images de la surface de Mars, chacune d'elles couvrant une zone de 20 km sur 20 km.

Les images fournies par THEMIS permettront de déterminer la minéralogie et la pétrologie des environnements hydrothermaux ou fluviaux (comme les anciens lacs aujourd'hui asséchés) et d'identifier des sites les plus intéressants pour la collecte d'échantillons destinés à revenir sur Terre. Nous pourrons également étudier à une petite échelle les processus géologiques et les caractéristiques des sites d'atterrissage en se basant sur les propriétés morphologiques et thermophysiques de la surface. Enfin, grâce à son capteur infrarouge, THEMIS sera capable de détecter pendant la nuit des anomalies thermiques (points chauds), c'est à dire les bouffées de chaleur dégagées par certains phénomènes comme une coulée de lave fraîche émise par un volcan en éruption ou le brusque jaillissement en surface d'une source hydrothermale.

Après l'annonce de la découverte d'écoulements géologiquement récents à la surface de la planète Mars, la NASA a indiqué que l'instrument THEMIS allait être parfaitement adapté à l'étude des "sources" martiennes, et qu'il allait permettre de confirmer la thèse des écoulements en détectant des minéraux dont la formation implique la présence d'eau liquide. Pour ma part, je trouve cette affirmation exagérée. Même s'il possède une résolution spatiale supérieure au TES de Mars Global Surveyor, THEMIS est loin d'avoir la précision requise pour étudier les ravinements, qui sont très localisés. La charge utile de la sonde Mars Express (en particulier le radar) semble de ce point de vue plus appropriée.

MARIE

L'instrument MARIE (Martian Radiation Environment Experiment) étudiera le niveau de radiations au voisinage de la planète Mars, l'objectif final étant de quantifier les risques auxquels s'exposeront les équipages des prochaines missions habitées. Contrairement à la Terre, la planète Mars est sévèrement exposée aux radiations du milieu spatial. Aucun bouclier magnétosphérique ne vient dévier les éruptions solaires et les rayons cosmiques, et l'atmosphère est également beaucoup trop fine pour offrir une protection digne de ce nom.

Le niveau d'énergie de la plupart des particules nocives pour l'être humain se situe entre 15 MeV et 500 Mev. MARIE a été spécifiquement conçu pour quantifier le rayonnement dans cet intervalle. L'instrument mesurera la dose de radiations absorbée par les tissus en fonction du temps, ainsi que le type (protons, neutrons, noyaux d'hélium) et l'énergie des différentes particules. Son champ de vision est de 68°.

Source : www.nirgal.net (je vous conseille vivement la visite de ce site spécialisé dans MARS).

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