MAVEN

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MAVEN

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Vue d'artiste de la sonde spatiale MAVEN

Caractéristiques
Organisation NASA
Domaine Étude atmosphère Mars
Statut Opérationnel
Masse 2454 kg (809 kg sans ergols)
Lancement 18 novembre 2013 à 18:28 GMT
Lanceur Atlas V 401
Durée 1 an (mission primaire)
Autres noms Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN
Orbite Orbite basse elliptique
Périapside 150 km
Apoapside ~5000 km
Période 4,5 heures
Inclinaison 75°
Programme Mars Scout
Principaux instruments
NGMS Spectromètre de masse
IUVS Spectromètre imageur ultraviolet
MAG Magnétomètre
SWEA/SWIA Analyseur ions/électrons vent solaire
SEP Mesure des ions/protons énergétiques
STATIC Composition ions therm./suprathermiques
LPW Photomètres, sonde de Langmuir


MAVEN (acronyme de Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN[N 1]) est une sonde spatiale d'exploration de la planète Mars développée dans le cadre du programme Mars Scout de l'agence spatiale américaine, la NASA. Mars est aujourd'hui désertique, sèche, froide (température au sol moyenne de -53°C) et dotée d'une atmosphère très ténue (pression atmosphérique 170 fois plus faible que sur Terre). Pourtant les indices géologiques recueillis par les engins spatiaux placés en orbite comme MRO (traces de vallées fluviales, bassins lacustres…) ou au sol comme les rovers MER et Curiosity (détection d'argiles formés en présence d'eau liquide…) démontrent que la planète Mars était autrefois (il y a environ 4 milliards d'années) chaude et dotée d'une atmosphère suffisamment dense pour permettre à l'eau de couler à l'état liquide à sa surface. L'état actuel de l'atmosphère de Mars est probablement le résultat de l'action du vent solaire, flot de particules ionisées émis en permanence par le Soleil, qui en bombardant l'atmosphère de Mars, a progressivement conduit à son échappement. La disparition du champ magnétique martien au début de l'histoire de la planète a sans doute contribué à ce processus. MAVEN, qui circule sur une orbite elliptique autour de Mars, a pour mission de déterminer les mécanismes à l'origine de la quasi disparition de son atmosphère. À cet effet ses instruments doivent étudier les caractéristiques de la partie supérieure de l’atmosphère de la planète exposée au bombardement solaire notamment en déterminant sa composition, mesurant le flux d'énergie solaire ainsi que le taux d'échappement actuel des différents gaz.

MAVEN est un orbiteur de grande taille (2,55 tonnes, 11 mètres d'envergure) qui emporte une charge utile constituée de huit instruments scientifiques. Pour atteindre ses objectifs, la sonde spatiale est placée sur une orbite basse elliptique qui lui permet de traverser toutes les régions de l'atmosphère martienne résiduelle. Au cours de sa mission primaire d'une durée d'un an, MAVEN doit effectuer cinq « plongées » dans l'atmosphère basse relativement dense. Une fois sa mission primaire achevée, il est prévu que la sonde puisse jouer le rôle de relais de télécommunications entre les engins spatiaux posés sur le sol martien (rover Curiosity…) et la Terre tout en poursuivant ses mesures scientifiques. MAVEN a été lancé le 18 novembre 2013 par une fusée Atlas V 401 depuis la base de lancement de Cap Canaveral et s'est placé en orbite autour de Mars le 21 septembre 2014. Le projet a un coût évalué à 671 millions de dollars américains en incluant le lancement et la gestion des opérations durant la mission primaire.

Contexte : échappement de l'atmosphère de Mars[modifier | modifier le code]

Chronologie de la mission[1]
Date Événement
18 novembre 2013
Lancement
novembre 2013


septembre 2014
Transit vers Mars
septembre/octobre 2014
Insertion en orbite autour de Mars
novembre 2014


novembre 2015
Mission primaire
novembre 2015


janvier 2022
Mission étendue

Un changement climatique radical[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Atmosphère de Mars.

Mars est aujourd'hui une planète désertique, froide (température moyenne de −53 °C oscillant entre −128 °C aux pôles durant la nuit polaire et +27 °C à l'équateur à midi lorsque la planète se trouve au plus près du Soleil). Son atmosphère très ténue (pression atmosphérique en surface de 30 millibars, soit 170 fois plus faible que sur Terre) est composée essentiellement de dioxyde de carbone (95,3 %) et contient une proportion anormalement faible de vapeur d'eau. Dans les conditions actuelles l'eau ne peut pas exister à l'état liquide mais seulement sous forme de glace ou de vapeur d'eau. Les indices géologiques recueillis par les engins spatiaux lancés vers Mars montrent que la planète a connu par le passé des conditions complètement différentes. La caméra à haute résolution HiRISE de l'orbiteur MRO a permis d'identifier des réseaux de vallées fluviales, des bassins lacustres et des formations glaciaires. Les rovers MER et Curiosity ont découvert des traces fossilisées d'anciens cours d'eau et des argiles qui ne peuvent se former que lorsque l'eau liquide subsiste sur de longues durées en surface[2].

Lorsque le système solaire s'est formé il y a 4,5 milliards d'années, les planètes terrestres telles que la Terre, Vénus et Mars se sont constituées autour d'un noyau constitué de métal fondu. Les mouvements de ce noyau liquide ont généré un champ magnétique qui protégeait la surface des planètes de l'action du vent solaire en repoussant ce flot d'ions et d'électrons énergétiques émis par le Soleil. Durant plusieurs centaines de millions d'années, Mars a disposé d'une atmosphère épaisse, humide et chaude à l'abri de son champ magnétique. Le cœur chaud a permis le développement d'une activité volcanique alimentant l'atmosphère en gaz. Mais en quelques centaines de millions d'années ces conditions ont radicalement changé. Le cœur métallique de Mars s'est refroidi et le champ magnétique a progressivement disparu en laissant l'atmosphère martienne sans protection contre le vent solaire. L'eau présente à la surface de Mars a gelé en s'enfouissant dans le sol de Mars ou s'est évaporé dans l'atmosphère. Les analyses effectuées à l'aide des instruments des sondes spatiales martiennes suggèrent que la majeure partie de l'atmosphère de Mars a disparu il y a environ quatre milliards d'années. Le rayonnement ultraviolet, qui n'était plus filtré par l'atmosphère, a stérilisé son sol. Des mesures effectuées par les sondes spatiales montrent que l'atmosphère continue à s'échapper sur un rythme plus lent depuis cette époque. Mars Express et Phobos ont ainsi mis en évidence que des ions énergétiques des couches supérieures de l'atmosphère martienne (ionosphère) s'échappaient de manière continue dans l'espace[3],[4].

Selon les scientifiques l'atmosphère disparue pourrait se trouver dans deux endroits : soit elle a été enfouie dans le sol par le biais de processus géologiques, soit elle s'est échappée dans l'espace interplanétaire. Les rovers martiens ont découvert des minéraux carbonés (formés de dioxyde de carbone) mais pas suffisamment pour accréditer la thèse d'un enfouissement de l'atmosphère dans le sol. L'hypothèse de l'échappement vers l'espace interplanétaire est par contre confirmée par la mesure des isotopes de l'argon présent dans les gaz de l’atmosphère de Mars. Les éléments chimiques comme l'argon existent avec différentes masses (définissant des isotopes différents) et le ratio entre ces différents isotopes est identique à l'échelle du système solaire au moment de la formation du système solaire. S'il y a échappement atmosphérique les isotopes les plus légers sont plus susceptibles d'être concernés ce que reflètera alors le ratio entre isotopes[5],[4],[6].

Les mécanismes de l'échappement atmosphérique[modifier | modifier le code]

Les données à disposition ont permis d'identifier plusieurs mécanismes qui ont pu conduire à l'échappement de l'atmosphère martienne dans l'espace interplanétaire. Le rayonnement ultraviolet et le vent solaire transforment les atomes et les molécules de la haute atmosphère martienne, à l'origine électriquement neutre, en particules chargées (ions). Le champ électrique généré par le vent solaire peut alors agir sur celles-ci et les chasser dans l'espace. Le vent solaire peut également réchauffer les molécules de la haute atmosphère qui échappent alors à la gravité martienne. Mais des éruptions volcaniques ont eu lieu par la suite et auraient dû reconstituer l'atmosphère. La disparition de celle-ci résulte peut-être de la combinaison de plusieurs de ces mécanismes[4]. Les mécanismes d'échappement à l’œuvre peuvent être regroupés dans deux catégories : échappement thermique et échappement non thermique.

L'échappement thermique[modifier | modifier le code]

L'échappement thermique est un phénomène qui a lieu à très haute altitude, au-dessus de l'exobase, dans l'exosphère (à une altitude supérieure à deux cents kilomètres – sur Mars), région de l'atmosphère où les particules ne subissent pratiquement plus de collisions, du fait de la faible densité de l'atmosphère résiduelle. Il résulte de l'agitation normale des particules d'un gaz en équilibre thermodynamique.

L'échappement de Jeans[modifier | modifier le code]

La vitesse des particules qui parviennent au-dessus de l'exobase à la suite de collisions se distribue de manière aléatoire. Celles qui sont dotées d'une grande énergie avec une vitesse supérieure à la vitesse d'échappement et un vecteur vitesse dirigé vers le haut échappent à l'attraction de Mars. Le réservoir de particules de ce type est reconstitué de manière continue par des particules en provenance des couches atmosphériques inférieures. L'échappement de Jeans ne joue un rôle significatif que pour les particules les plus légères (H, H2, D). C'est a priori le mécanisme qui explique la perte de la majorité de l'hydrogène neutre (non ionisé). Dans la mesure où cet hydrogène provient de l'eau, l'étude de l'échappement de l'hydrogène se confond avec l'étude de la disparition de l'eau sur Mars[7],[8].

L'échappement hydrodynamique[modifier | modifier le code]

Cet échappement est un cas limite de l'échappement de Jeans dans lequel l'expulsion de l'hydrogène vers l'espace interplanétaire entraîne celui d'espèces plus lourdes. Il n'a joué un rôle important qu'au tout début de l'histoire de Mars, lorsque l'atmosphère primitive était riche en hydrogène[9].

Les différents processus contribuant à l'échappement de l'atmosphère martienne.

Les échappements non thermiques[modifier | modifier le code]

L'échappement chimique[modifier | modifier le code]

Certaines réactions chimiques exothermiques qui ont lieu dans l'atmosphère produisent un excès d'énergie cinétique transmis aux atomes. Lorsque ces réactions se produisent près de l'exobase dans une région où la densité est suffisante pour que des collisions se produisent mais où elle est suffisamment faible pour que l'énergie acquise par les particules ne soit pas dissipée dans de nouvelles collisions (thermalisation), certains des atomes expulsés vers l'exosphère ont acquis suffisamment d'énergie et donc de vitesse pour s'échapper dans l'espace interplanétaire[10].

L'échappement ionique[modifier | modifier le code]

Ce type d'échappement concerne les particules (atomes ou molécules) ionisées. Celles-ci sont originaires de deux régions de l'atmosphère martienne : l'exosphère et la basse ionosphère en dessous de l'exobase. Dans l'exosphère des ions sont produits à partir d'atomes ou molécules électriquement neutres. Ils sont alors accélérés par le vent solaire et acquièrent une vitesse suffisante pour échapper à l'attraction de Mars. Ce processus concerne principalement des ions H+ et O+. De leur côté, les ions produits dans la basse ionosphère martienne atteignent l'exobase par diffusion et sont alors également accélérés par le vent solaire et pour certains d'entre eux expulsés dans le milieu interplanétaire. Les particules concernées sont principalement O2+, CO2+ et O+[10].

Le criblage[modifier | modifier le code]

Les ions accélérés ne s'échappent pas tous de l'atmosphère de Mars mais certains d'entre eux ont une trajectoire qui tangente l'atmosphère et finissent par percuter d'autres particules. Ils provoquent l'éclatement de molécules et transfèrent alors leur énergie aux atomes (C, N, O, Ar…) qui dans certains cas acquièrent suffisamment de vitesse pour échapper à l'attraction martienne[11].

Le rôle des météorites[modifier | modifier le code]

Le sol de Mars a conservé les traces d'impact d'énormes astéroïdes qui ont créé près de vingt cratères de plus de mille kilomètres de diamètre. L'onde de choc associée à ces impacts aurait également pu chasser une grande partie de l'atmosphère martienne. Ce mécanisme a pu jouer un rôle important durant le Noachien où toutes les planètes internes ont subi un bombardement intensif de météorites (Grand bombardement tardif). Ce phénomène pourrait être à l'origine de la disparition d'une grande partie du CO2 de Mars[10].

Objectifs de la mission[modifier | modifier le code]

MAVEN a pour mission d'évaluer le rôle des différents processus d'échappement atmosphérique déjà identifiés et, éventuellement d'en découvrir de nouveaux. La sonde spatiale doit mesurer le taux de perte sur une année et l'incidence des variations de l'activité solaire sur ce taux. La mesure du ratio deutérium sur hydrogène doit permettre d'évaluer la quantité d'hydrogène perdu par Mars depuis sa création : le deutérium est un isotope lourd de l'hydrogène qui s'échappe donc plus difficilement de l'atmosphère martienne. Les mécanismes à l'œuvre ont modifié ce ratio par rapport à la proportion d'origine établie à partir de mesures effectuées sur les comètes et astéroïdes qui sont le reflet de la composition originelle du système solaire.

Les mesures effectuées par les instruments scientifiques de la sonde Maven doivent permettre de remplir quatre objectifs[12] :

  • mesurer l'incidence de la perte des composés volatils de l'atmosphère martienne (dioxyde de carbone, dioxyde d'azote, eau…) sur l'histoire de Mars, de son climat, de la présence de l'eau ;
  • déterminer les caractéristiques actuelles de la couche atmosphérique supérieure de Mars, de l'ionosphère et les interactions avec le vent solaire ;
  • évaluer la vitesse d'échappement actuelle des gaz non ionisés et des ions dans l'espace et les processus qui en sont responsables ;
  • déterminer la proportion d'isotopes stables dans l'atmosphère martienne.

Par ailleurs MAVEN pourra remplacer MRO et Mars Odyssey dans leur rôle de relais de télécommunications entre les engins spatiaux posés sur le sol de Mars (rovers MSL, MER…) et la Terre. Les objectifs scientifiques auront toutefois la priorité durant la première phase de la mission (mission primaire).

L'orbite elliptique de Maven lui permet d'effectuer des mesures dans les différentes régions de l'atmosphère martienne.

Caractéristiques de la sonde spatiale[modifier | modifier le code]

Schéma de la sonde spatiale martienne MAVEN :Instruments : A : Analyseur ions thermiques et suprathermiques STATIC - B : spectromètre ultraviolet IUVS - C : spectromètre de masse NGIMS - D : Analyseur électrons du vent solaire SWEA - E ; Sondes de Langmuir et analyseur d'ondes LPW (x2) - F : Mesure irradiance du Soleil EUV - G : Analyseur ions du vent solaire SWIA - H : Analyseur particules énergétique vent solaire SEP (x2) - I : Magnétomètre MAG (x2) Équipements : 1 : Plateforme orientable pour instruments - 2 : Antenne grand gain fixe - 3 : Roues de réaction - 4 : Réservoir de 1640 kg d'hydrazine


Techniciens de la NASA travaillant sur les panneaux solaires de la sonde.
L'antenne grand gain.

MAVEN est une sonde spatiale de type orbiteur de grande taille : il est constitué d'un corps parallélépipédique de 3,47 mètres sur 3 avec deux ailes portant des panneaux solaires lui donnant une envergure de 11 mètres après déploiement. Sa masse avec ergols est de 2 454 kg et de 809 kg à sec dont 65 kg pour l'instrumentation scientifique et 6,5 kg pour le système de relais Electra[13]. Il reprend certaines caractéristiques de la sonde spatiale Mars Reconnaissance Orbiter. Les ailes solaires constituées chacune de deux panneaux solaires ont des extrémités cambrées de 20° (en « ailes de mouette ») pour mieux résister aux « plongées » dans la partie basse donc dense de l'atmosphère martienne prévues au cours de la mission. Les panneaux solaires peuvent fournir jusqu'à 1 231 watts d'énergie qui sont stockés dans deux batteries lithium-ion de 55 Ampères-heures[12],[1].

Les moteurs-fusées de MAVEN sont monoergols et consomment de l'hydrazine (capacité d'emport 1 640 kg) et fournissent un delta-v total de 2 029 m/s. L'hydrazine est mis sous pression par de l'hélium stocké dans un réservoir en titane. La sonde spatiale dispose de 6 moteurs-fusées ayant chacun une poussée de 204 newtons utilisés pour l'insertion en orbite autour de Mars et de six autres propulseurs de 22,5 N. utilisés pour effectuer les corrections de trajectoire durant le transit entre la Terre et Mars. La sonde spatiale est stabilisée 3 axes. Le contrôle d'orientation est réalisé par des roues de réaction. Les données sont transmises aux stations au sol à l'aide d'une antenne parabolique grand gain fixe de deux mètres de diamètre permettant un débit de 550 kilobits par seconde. Les caractéristiques de MAVEN sont compatibles avec un lancement par les fusées Atlas V (lanceur retenu) et Delta IV[12],[1],[14].

Instrumentation scientifique[modifier | modifier le code]

La sonde emporte huit instruments scientifiques dont trois (IUVS, STATIC et NGIMS) sont placés sur une plateforme orientable avec deux degrés de liberté déployée après l'insertion en orbite autour de Mars. Ces instruments sont développés par le Centre spatial Goddard de la NASA, le Laboratory for Atmospheric and Space Physics (LASP) de l'université du Colorado à Boulder, le Space Sciences Laboratory (SSL) de l'Université Berkeley en Californie et l'Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP) de Toulouse[15],[1] :

  • le spectromètre de masse NGIMS (Neutral Gas and Ion Mass Spectrometer) développé par Goddard est un instrument qui doit permettre d'étudier les gaz neutres et les ions. Cet instrument a pour objectif de déterminer la composition de la haute atmosphère[N 2] et de l'ionosphère de l'homopause (limite inférieure de la région de l'atmosphère dominée par le processus de diffusion moléculaire) jusqu'à l'exobase (limite supérieure). Il doit déterminer les ratios des différents isotopes ainsi que les variations de la composition. L'instrument peut mesurer les atomes et molécules d'une masse comprise entre 2 et 150 Daltons[16].
  • Le spectromètre imageur ultraviolet IUVS (Imaging Ultraviolet Spectrometer) est développé par le LASP. Il fournit des profils verticaux des ions et atomes neutres par mesure du limbe et les propriétés de la basse atmosphère par occultation stellaires. Il est également utilisé pour réaliser des cartes du disque atmosphérique depuis son apogée, pour cartographier le rapport deutérium/hydrogène et l'oxygène chaud ainsi les caractéristiques de l'atmosphère sous homopause. L'observation se fait sur la bande 110-340 nm avec une résolution spectrale de 0,5 nm. La résolution verticale est de 6 km pour le limbe. La résolution horizontale est de 200 km lors des observations faites au nadir. Les détecteurs permettent de produire une image bidimensionnelle[17].

Les six instruments suivants forment l'Instrumental Particle and Field Package (PFP), destinés à étudier le plasma :

  • le magnétomètre MAG développé par le centre spatial Goddard mesure le champ magnétique complexe créé par les anomalies magnétiques de la croute martienne afin d'évaluer leur rôle dans l'échappement de l'atmosphère martienne actuelle et passée. MAG comporte deux capteurs complètement indépendants et redondants situés en bout d'aile solaire capable de mesurer l'intensité et la direction d'un champ magnétique compris entre 3 et 3 000 nT avec une précision d'1 %. La résolution temporelle est de 20 secondes[18],[19] ;
  • l'analyseur d'électrons du vent solaire SWEA (Solar Wind Electron Analyzer) dont le développement est assuré essentiellement par le laboratoire français Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP, ex-CESR). L'instrument mesure l'énergie et la distribution angulaire des électrons de 5 eV à 15 eV dans l'environnement martien, détermine le taux d'ionisation d'impact, la topologie magnétique, le spectre des photo-électrons primaires de l'ionosphère, la population des électrons auroraux. Sa résolution angulaire est de 22,5° en azimut et d'au moins 14° en élévation. La résolution énergétique est de 18 % et atteint 9 % en dessous de 50 eV[20],[21] ;
  • le SWIA (Solar Wind Ion Analyzer) développé par le SSL est un analyseur d'ions du vent solaire[22],[23] ;
  • le SEP (Solar Energetic Particles) développé par le SSL est un instrument de mesure des particules énergétiques (protons, ions) issus du vent solaire ou de l'espace interplanétaire dont l'énergie est comprise entre 10 keV et 1 000 MeV. Les tempêtes solaires sont la principale origine de ces particules. Celles-ci contribuent par différents mécanismes - échauffement, ionisation, excitation électronique… - à l'échappement atmosphérique. SEP doit mesurer les flux de particules qui pénètrent jusqu'aux altitudes où les processus d'échappement atmosphériques sont les plus importants (entre 50 et 150 km). L'instrument mesure le spectre énergétique et la distribution angulaire des électrons ayant une énergie comprise entre 25 keV et 1 MeV et les ions ayant une énergie comprise entre 25 keV et 12 MeV[24] ;
  • l'instrument STATIC (SupraThermal And Thermal Ion Composition) développé par le SSL analyse la composition des ions thermiques et suprathermiques[25],[26] ;
  • l'instrument LPW (Langmuir Probe and Waves antenna) développé par le LASP regroupe une sonde de Langmuir et des antennes de mesures des ondes de plasma[27],[28],[29].

La sonde emporte le package de télécommunications Electra permettant de communiquer en bande UHF avec les rovers et atterrisseurs martiens et d'assurer ainsi le relais avec la Terre.

Historique et avancement du projet[modifier | modifier le code]

Sélection de la mission (2008)[modifier | modifier le code]

La sonde spatiale est fixée au sommet de son lanceur Atlas V.

En août 2006 la NASA lance un appel à candidatures dans le cadre de son programme Mars Scout[N 3] pour une mission dotée d'un budget de 485 millions $ destinée à étudier l'atmosphère de la planète Mars. La proposition du Laboratory for Atmospheric and Space Physics de l'Université du Colorado à Boulder est retenue par l'agence spatiale le 15 septembre 2008 parmi 20 autres propositions de mission. La mission scientifique est placée sous la responsabilité de Bruce Jakosky (Principal Investigator ou PI) de l'Université du Colorado. Le projet est suivi par le Centre spatial Goddard de la NASA et la fabrication de la sonde spatiale (hors instrumentation scientifique) est confiée à l'établissement de Lockheed Martin situé à Littleton dans l'état du Colorado[30].

Fabrication de la sonde spatiale[modifier | modifier le code]

Manoeuvre d'insertion en orbite autour de Mars (septembre 2014). A : trajectoire de la sonde en provenance de la Terre, B La sonde spatiale utilise sa propulsion pour s'insérer en orbite autour de Mars en passant à 380 km au-dessus du pôle Nord de la planète, C Le freinage dure 33 minutes (segment rouge) et consomme la moitié du carburant embarqué, D L'orbite initiale a une période de 35 heures. Dans les jours suivants, la sonde spatiale utilise à plusieurs reprises sa propulsion pour réduire sa période à 4 heures et demi.

Le 5 octobre 2010, une revue du projet effectuée par la NASA et le constructeur de la sonde spatiale permet de vérifier que le projet se déroule conformément au planning et au cahier des charges[31]. L'assemblage de MAVEN s'achève début 2013 et la sonde débute à Denver la batterie de tests destinés à vérifier son comportement durant le lancement et dans l'espace : tests thermiques, de vibration, de compatibilité électromagnétique et magnétique, etc.[32]. Le coût de la mission avec son lanceur est estimé à cette date à 671 millions US$ c'est-à-dire un coût conforme au budget prévu initialement[33]. La sonde spatiale doit être absolument prête pour la fenêtre de lancement vers Mars qui débute le 18 novembre et qui s'étend sur 20 jours. Le 2 août le constructeur livre la sonde spatiale au centre spatial Kennedy où les techniciens effectuent une dernière batterie de tests, font le plein d'ergols et assemblent la sonde avec le lanceur Atlas V[34]. Un conflit politique entre les partis républicain et démocrate entraîne le 1er octobre un arrêt des activités des institutions fédérales et en particulier des travaux en cours au centre spatial Kennedy. Le lancement de MAVEN qui doit absolument avoir lieu avant le 7 décembre sous peine d'être reporté de deux ans est alors menacé. Le 3 octobre, la NASA décide de reprendre les travaux car le report du lancement pourrait compromettre les missions des rovers martiens Curiosity et Opportunity tributaires, pour leurs communications, de satellites vieillissants que MAVEN doit remplacer[35].

Déroulement de la mission[modifier | modifier le code]

Lancement et transit vers Mars (nov 2013-sept 2014)[modifier | modifier le code]

MAVEN doit être lancée durant une fenêtre de lancement qui s'ouvre le 18 novembre 2013 et se referme le 7 décembre 2013. Le lanceur sélectionné est une fusée Atlas 5 401, version dépourvue de propulseurs d'appoint. La sonde MAVEN est mise en orbite le 18 novembre 2013 à 18 h 28 GMT depuis la base de lancement de Cap Canaveral[36]. Après un transit entre la Terre et Mars de 10 mois, la sonde spatiale, à l'approche de cette dernière, réduit sa vitesse d'environ 1 233 m/s et s'insére en orbite le 21 septembre 2014. L'orbite atteinte est conforme à l'objectif (périgée = 380 km) et la consommation de carburant (1145 l.) n'est que légèrement supérieure (44 l.) à ce qui était prévu[37].

Mission primaire (2014-2015)[modifier | modifier le code]

Grâce à plusieurs manœuvres postérieures, la sonde devrait se placer sur une orbite basse elliptique avec un périgée de 150 à 170 km, un apogée de plus de 5 000 km, et une période de révolution de 4,5 heures et une inclinaison de 75°. Les antennes de l'instrument LPW et la plateforme orientable porteuse des instruments STATIC, IUVS et NGIMS sont déployées seulement à ce stade. Après une phase de calibrage des instruments d'une durée de cinq semaines, la sonde spatiale entame la mission primaire qui doit durer une année terrestre. Au cours de celle-ci, la sonde doit effectuer cinq plongées de cinq jours dans l'atmosphère martienne en abaissant son altitude à 125 km. Durant la majeure partie de sa mission la sonde spatiale est orientée de manière à ce que ses panneaux solaires soient pointés vers le Soleil sous un angle optimal[12],[1].

Extension de mission[modifier | modifier le code]

Une extension de mission est prévue. MAVEN dispose de suffisamment de carburant pour permettre de mener des investigations scientifiques durant neuf autres années dont au moins 29 mois en maintenant le périgée initial puis en circulant sur une orbite plus haute pour limiter la consommation d'ergol. Des plongées dans l'atmosphère pourront être réalisées durant cette période au détriment de la longévité de la sonde. Durant l'extension de mission, MAVEN pourra servir temporairement de relais de télécommunications entre les rovers et les atterrisseurs martiens d'une part et la Terre d'autre part. L'arbitrage entre les activités de télécommunications et les taches scientifiques dépendra de l'état de santé des autres satellites jouant le même rôle (MRO et Mars Odyssey)[38].

Notes et références[modifier | modifier le code]

Notes[modifier | modifier le code]

  1. Évolution de l'atmosphère et des volatiles martiens
  2. Hélium, atome et molécule d'azote, atome et molécule d'oxygène, monooxyde de carbone, dioxyde de carbone
  3. Ce programme dédié aux missions d'un coût inférieur à 450 millions $ a été abandonné en 2010 car les futures missions martiennes qui se dérouleront au sol seront d'un cout trop élevé pour rentrer dans le budget alloué aux missions de ce programme. En contrepartie le programme Discovery des missions d'exploration du système solaire à cout modéré a été ouvert aux missions à destination de Mars (il ne l'était pas jusqu'à cette date).

Références[modifier | modifier le code]

  1. a, b, c, d et e (en) Chris Waters, « MAVEN : Mission Spacecraft and Operations Overview MAVEN Science Community Workshop December 2, 2012 », LASP,‎ 2 décembre 2012
  2. Présentation à la presse de la mission, p. 6-7
  3. Présentation à la presse de la mission, p. 7-8
  4. a, b et c (en) « MAVEN Mission to Investigate How Sun Steals Martian Atmosphere », NASA,‎ 10 mai 2010
  5. Présentation à la presse de la mission, p. 8
  6. (en) J. M. Grebowsky, « MAVEN Mission Science Community Workshop Science Overview », LASP,‎ 2 décembre 2012
  7. Présentation à la presse de la mission, p. 9
  8. Chauffray 2007, p. 31
  9. Chauffray 2007, p. 31-32
  10. a, b et c Chauffray 2007, p. 32
  11. Chauffray 2007, p. 33
  12. a, b, c et d (en) « MAVEN : facts sheet », Université du Colorado (consulté le 26 novembre 2010)
  13. Présentation à la presse de la mission, p. 3
  14. Présentation à la presse de la mission, p. 34
  15. « MAVEN : principales étapes du projet », CNES,‎ 12 novembre 2010 (consulté le 26 novembre 2010)
  16. Jakosky, Grebowsky et Mitchell 2012, p. 31
  17. Jakosky, Grebowsky et Mitchell 2012, p. 30
  18. Jakosky, Grebowsky et Mitchell 2012, p. 33
  19. (en) Jack Connerney et al., « MAVEN : Magnetometer Investigation (MAG) », LASP,‎ 2 décembre 2012
  20. « MAVEN : instrument SWEA », sur CNES missions scientifiques, CNES,‎ 5 novembre 2013
  21. Jakosky, Grebowsky et Mitchell 2012, p. 36
  22. Jakosky, Grebowsky et Mitchell 2012, p. 34
  23. (en) J.S. Halekas et all, « MAVEN AGU Workshop Solar Wind Ion Analyzer », LASP,‎ 2 décembre 2012
  24. (en) Davin Larson, « MAVEN Science Community Workshop : Particles and Fields Package Solar Energetic Particle Instrument (SEP) », LASP,‎ 2 décembre 2012
  25. Jakosky, Grebowsky et Mitchell 2012, p. 37
  26. (en) James McFadden, « MAVEN AGU Workshop Particles and Fields Package STATIC », LASP,‎ 2 décembre 2012
  27. Jakosky, Grebowsky et Mitchell 2012, p. 32
  28. (en) R. E. Ergun, « MAVEN Mission Langmuir Probe and Waves (LPW) », LASP,‎ 2 décembre 2012
  29. (en) Phillip Chamberlin, Frank Eparvier, Tom Woods, « The LPW on MAVEN », LASP,‎ 2 décembre 2012
  30. (en) « NASA Selects 'MAVEN' Mission to Study Mars Atmosphere », NASA,‎ 15 septembre 2008
  31. (en) « NASA gives LASP-led Mars mission green light », Laboratory for Atmospheric and Space Physics, University of Colorado, Boulder,‎ 5 octobre 2010
  32. (en) « NASA's MAVEN Mission Completes Assembly, Begins Environmental Testing », NASA,‎ 8 février 2013
  33. (en) (en) Frank Morring, Jr., « Maven Will Study Loss Of Martian Atmosphere », Aviation Week,‎ 26 aout 2013
  34. (en) (en) « NASA Begins Launch Preparations for Next Mars Mission », Laboratory for Atmospheric and Space Physics, University of Colorado, Boulder,‎ 3 aout 2013
  35. (en) Stephen Clark, « Mars orbiter granted reprieve from government closure », Spaceflight.com,‎ 3 octobre 2013
  36. « La Nasa a lancé avec succès Maven pour étudier l'atmosphère de Mars », sur Le Nouvel Observateur,‎ 18 novembre 2013 (consulté le 19 novembre 2013)
  37. (en) « NASA’s Newest Mars Mission Spacecraft Enters Orbit around Red Planet », sur NASA,‎ 21 septembre 2014
  38. (en) Bruce Jakosky, « MAVEN Overview »,‎ décembre 2012

Sources[modifier | modifier le code]

  • [Présentation de la mission au MEPAG] (en) Jakosky, Grebowsky, et Mitchell,, The 2013 Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN (MAVEN) Mission : Presentation to the Mars Exploration Program Analysis Group (MEPAG), NASA,‎ 28 février 2012, 63 p. (lire en ligne)Document utilisé pour la rédaction de l’article
    Document présentant la mission dans le cadre du congres scientifique MEPAG (fev 2012)
  • [Présentation à la presse de la mission] (en) NASA, Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN (MAVEN) Press kit : Exploring mars' climate history, NASA,‎ novembre 2013, 40 p. (lire en ligne)Document utilisé pour la rédaction de l’article
    Document officiel de la NASA de présentation de la mission rédigé pour le lancement
  • Jean-Yves Chauffray, Étude de l’exosphère de Mars et de l’échappement de l’eau : Modélisation et analyse des données UV de SPICAM (thèse), Université Pierre et Marie Curie Paris VI,‎ 24 septembre 2007, 254 p. (lire en ligne)Document utilisé pour la rédaction de l’article

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