ExoMars Trace Gas Orbiter

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ExoMars Trace Gas Orbiter
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Vue d'artiste d'ExoMars Trace Gas Orbiter

Caractéristiques
Organisation ESA/Roscosmos
Domaine Étude de l'atmosphère de Mars
Type de mission Orbiteur
Statut En transit vers Mars
Masse 4 332 kg (sans EDM)
Lancement 14 mars 2016
Lanceur Proton-M/Briz-M
Fin de mission 2022
Orbite basse
Périapside 400 km
Apoapside 400km
Inclinaison 74 ou 106°
Programme ExoMars
Principaux instruments
NOMAD Spectromètres
ACS Spectromètres
CaSSIS Caméra
FREND Détecteur de neutrons

ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) (autrefois désignée sous l'appellation 2016 Mars Science Orbiter (MSO)) est une sonde interplanétaire développée par l'Agence spatiale européenne qui doit se placer en orbite autour de la planète Mars pour étudier la présence et l'origine des gaz présents dans l'atmosphère martienne à l'état de trace notamment le méthane dont elle doit tenter de déterminer s'il est d'origine biologique. La sonde spatiale a été lancée le 14 mars 2016 par une fusée russe Proton. Après s'être insérée en orbite autour de Mars en décembre 2016, la mission doit utiliser la technique de l'aérofreinage durant 12 mois avant d'entamer la phase scientifique de la mission qui doit s'achever en 2022.

La sonde spatiale d'une masse de plus de 4 tonnes transporte une charge utile de 712 kg comprenant 4 groupes d'instruments (spectromètres, caméras, détecteurs de neutrons) et l'atterrisseur expérimental européen Schiaparelli qu'elle doit larguer à proximité de Mars. Celui-ci doit se poser sur Mars et permettre ainsi de valider les techniques de rentrée atmosphérique et d'atterrissage sur cette planète. L'agence spatiale russe Roscosmos participe à la mission en fournissant une partie de l'instrumentation scientifique en contrepartie de la prise en charge du lancement. ExoMars Trace Gas Orbiter fait partie du programme européen Exomars et doit, à ce titre, également servir de relais de télécommunications entre la Terre et les engins européens de ce programme qui doivent se poser sur le sol martien.

Contexte[modifier | modifier le code]

Au début des années 2000 un projet de rover martien ExoMars est mis à l'étude par l'Agence spatiale européenne. Ce projet ambitieux est repoussé à plusieurs reprises car il nécessite à la fois des moyens financiers importants et la maitrise des techniques d'atterrissage sur Mars. Il est inscrit en 2005 comme mission majeure (Flagship mission) du programme Aurora.

Le projet conjoint avec la NASA[modifier | modifier le code]

En octobre 2009 la NASA et l'Agence spatiale européenne associent leurs projets d'exploration de la planète Mars dans le cadre de l'Initiative conjointe d'exploration de Mars. La première matérialisation de cet accord est le programme ExoMars qui regroupe désormais quatre engins spatiaux :

  • ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) est un orbiteur sous la responsabilité de l'ESA qui a pour mission primaire d'identifier l'origine du méthane et d'autres gaz rares présents dans l'atmosphère martienne. Il doit également servir de relais de télécommunications entre la Terre et le sol martien. Les instruments scientifiques sont fournis en partie par les laboratoires américains.
  • ExoMars EDM est un atterrisseur de l'ESA qui doit permettre à celle-ci de valider les techniques de rentrée atmosphérique et d'atterrissage sur Mars en vue de l'envoi d'un rover.
  • ExoMars Rover est un rover européen qui doit rechercher la présence de vie sur Mars et étudier la surface la planète pour y détecter des indices de présence d'eau
  • MAX-C est un rover développé par la NASA qui doit pouvoir rechercher des indices de la vie, prélever des carottes dans le sous-sol martien et les stocker pour une future mission de retour d'échantillon sur Terre qui reste à définir.

Les engins ExoMars TGO et ExoEDM doivent être lancés ensemble début 2016 tandis que les deux rovers sont lancés en 2018 en utilisant le système d'atterrissage américain. Les lanceurs sont également fournis par la NASA.

Retrait de la NASA et participation russe[modifier | modifier le code]

Mais en 2011/2012, la NASA soumise à une pression budgétaire importante se retire du programme après avoir proposé dans un premier temps d'en diminuer les coûts en fusionnant les deux projets de rover. L'ESA sollicite alors la participation de l'agence spatiale russe Roscosmos qui accepte d'intégrer le programme ExoMars. Au terme d'un accord conclu en mars 2012, l'agence spatiale russe fournit les deux lanceurs Proton nécessaires, une partie de l'instrumentation scientifique de TGO ainsi que le véhicule de rentrée et de descente qui doit poser le rover européen sur le sol martien. Les modifications structurelles introduites par ce changement tardif de partenaire rendent l'échéance du premier lancement (TGO et EDM) qui doit avoir lieu en janvier 2016 difficile à tenir. Après des discussions menées avec les industriels concernés, les responsables de l'agence spatiale européenne décident de maintenir le calendrier initial. En juin 2013, l'ESA passe commande à l'établissement italien du constructeur Thales Alenia Space des engins ExoMars TGO et ExoMars EDM[1].

Objectifs[modifier | modifier le code]

Étude de l’atmosphère de Mars[modifier | modifier le code]

Article principal : Atmosphère de Mars.
Les différentes hypothèses sur la genèse et le lieu de stockage du méthane détecté dans l'atmosphère de Mars.

La mission principale de l'orbiteur ExoMars TGO porte sur l'étude de l'atmosphère de Mars. Des observations récentes réalisées par des orbiteurs martiens ainsi que depuis des observatoires terrestres ont indiqué la présence de méthane dans l'atmosphère martienne avec des variations dans le temps de la concentration de ce gaz. Les modèles actuels ne permettent pas d'expliquer la présence de méthane et les rapides changements de sa concentration sur le plan spatial et temporel. L'apparition du méthane comme sa disparition ne sont pas expliquées. Ces observations soulèvent les questions suivantes :

  • S'agit il d'une manifestation d'une activité souterraine :
    • Y a-t-il des réservoirs de glace en surface ou proches de la surface (en particulier dans la glace) ? Où sont ces réservoirs
  • Quelle est l'origine de ce gaz : géochimique ou biochimique ?
    • Existe-t-il d'autres traces de gaz ? Quels sont les ratios des isotopes ?
  • Quels sont les processus qui contrôlent le cycle de vie de ces gaz ?
    • Échelle de temps des emplacements, des activations et des modifications : phénomènes saisonniers, annuels, épisodiques, long terme
    • rôle de la géochimie hétérogène
    • Interaction entre la surface et l'atmosphère

Ces questions débouchent sur les objectifs assignés à la mission ExoMars TGO[2] :

  • Identifier les gaz et isotopes présents sous forme de trace dans l'atmosphère martienne
  • Définir les variations spatiales et temporelles de la distribution du méthane et si possible des gaz les plus importants ainsi que des molécules à l'origine de ces gaz (H²O,...)
  • Localiser les sources du méthane et des principaux gaz et leurs interactions dont celles avec les aérosols et de quelle manière ces processus sont modifiés par l'état de l'atmosphère (température, distribution des principales sources de gaz comme l'eau)
  • Prendre des photos des formations de surface qui peuvent être liées aux sources de gaz.

Objectifs complémentaires[modifier | modifier le code]

Les objectifs complémentaires d'ExoMars TGO sont les suivants

  • Transporter l'atterrisseur Schiaparelli jusqu'à Mars
  • Assurer avec les autres orbiteurs en activité autour de Mars le rôle de relais de télécommunications entre Schiaparelli et la Terre
  • Remplir le même rôle pour le rover ExoMars à compter de 2018 ainsi que pour les autres engins spatiaux présents à la surface de Mars.
Comparaison des tailles d'ExoMars TGO et de la sonde européenne Mars Express (à droite).

Caractéristiques techniques[modifier | modifier le code]

ExoMars Trace Gaz Orbiter est composée d'une plateforme qui fournit les services nécessaires au fonctionnement de la sonde spatiale (guidage, télécommunications, énergie, orientation, ....), d'une charge utile composée de 4 suites instrumentales. Par ailleurs la sonde spatiale transporte jusqu'à proximité de Mars l'atterrisseur Schiaparelli.

Plateforme[modifier | modifier le code]

ExoMars TGO comparée aux missions similaires
Caractéristique TGO Mars Express MAVEN
Masse totale 3 732 kg¹ 1 060 kg¹ 2 454 kg
Masse instruments scientifiques 112 kg 113 kg¹ 65 kg
Masse ergols (%) 2 500 kg (67%) 457 kg (43%) 1 595 kg (65%)
Puissance électrique 2 000 watts 650 watts 1 230 watts
Orbite
altitude
inclinaison orbitale
orbite basse
400 km
74°
orbite haute
298 km x 10 107 km
86,3°
orbite haute
150 km x 5 000 km
75°
¹Atterrisseur non compris

La plateforme d'ExoMars TGO est fournie par OHB-System (structure, système de propulsion, protection thermique, câblage électrique central)[3] et complétée avec des composants du bus Spacebus développé par Thales Alenia Space pour ses satellites de télécommunications géostationnaires. La structure centrale est un cylindre d'un diamètre de 1,20 mètre. La propulsion principale est assurée par un moteur-fusée biergol Leros1b de 645 Newtons de poussée qui consomme un mélange hypergolique d'hydrazine et de peroxyde d'azote. Six propulseurs monergol de 22 N de poussée sont chargés d'effectuer des corrections de trajectoire demandant un delta-v modéré et de contrôler l'orientation du satellite durant les moments critiques en particulier durant les phases d'aérofreinage et juste avant la libération de l'atterrisseur. L'énergie électrique est fournie par des panneaux solaires d'une superficie de 20 m2 produisant 2 000 watts au niveau de l'orbite de Mars. Les panneaux sont orientables avec 1 degré de liberté. L'énergie est stockée dans deux batteries lithium-ion d'une capacité de 180 A-h permettant d'alimenter le satellite durant les phases d'éclipse. Lorsque les instruments scientifiques fonctionnent, le contrôle d'attitude|contrôle de l'orientation est pris en charge par les seules roues de réaction ayant un couple de 20 Nm.

Les télécommunications sont prises en charge par deux transpondeurs d'une puissance de 65 watts en bande X et bande Ka (secours) utilisant une antenne à grand gain de 2,2 mètres de diamètre. TGO possède par ailleurs trois antennes faible gain et deux transpondeurs pour les liaisons de proximité en bande UHF avec les rovers se trouvant à la surface de Mars. L'orbiteur a une masse à vide de 1,365 tonne dont 125 kg de charge utile. ExoMars TGO transporte l'atterrisseur ExoMars EDM qui représente une masse d'environ 600 kg. Le carburant nécessaire aux différentes manœuvres représente une masse de 2 190 kg. Compte tenu de la capacité du lanceur Atlas V qui peut placer sur une trajectoire de transit vers Mars 4,4 tonnes l'orbiteur peut stocker dans ses réservoirs jusqu'à 2,44 tonnes de carburant[4].

Maquette d'Exomars Orbiter.

Instrumentation scientifique[modifier | modifier le code]

ExoMars TGM embarque plusieurs instruments scientifiques dont certains sont fournis par la Russie. En octobre 2012, le seul instrument connu est le spectromètre ultraviolet NOMAD fonctionne dans les bandes 0,2-0,65 et 2,2-4,3 microns. Il doit détecter les gaz et les isotopes présents dans l'atmosphère. L'instrument est très proche de celui embarqué sur la sonde Venus Express.

Les quatre groupes d'instruments scientifiques de TGO
Instrument Type instrument Objectifs Principales caractéristiques Responsable scientifique Pays participant Masse Consommation
NOMAD SO : spectromètre infra-rouge Profil vertical des composants présents dans l'atmosphère longueurs d'ondes : 2,2.-4,3 µm
résolution spectrale : ?
A.C. Vandaele
(Drapeau de la Belgique Belgique)
Drapeau de la Belgique Belgique
Drapeau de l'Espagne Espagne
Drapeau de l'Italie Italie
Drapeau : Royaume-Uni Royaume-Uni
Drapeau des États-Unis États-Unis
Drapeau du Canada Canada.
kg Watts
LNO : spectromètre infra-rouge Profil vertical des composants présents dans l'atmosphère, glaces et gelées au sol longueurs d'onde : 2,2.-4,3 µm
résolution spectrale : ?
UVIS : spectromètre ultraviolet/visible Détection de la présence dans l'atmosphère de l'ozone, de l'acide sulfurique et des aérosols longueurs d'onde : 0,2-0,65 µm
résolution spectrale : ?
ACS NIR : spectromètre à filtre acousto-optique accordable Profils verticaux de température et de densité CO2, CH4 H2O et CO, ratios isotopiques, recherche de nouvelles molécules organiques,... longueurs d'onde : proche infra-rouge 0,7 µm - 1,7 µm
résolution spectrale : ?
O. Korablev
(Drapeau de la Russie Russie)
Drapeau de la Russie Russie
Drapeau de la France France
Drapeau de l'Allemagne Allemagne
Drapeau de l'Italie Italie.
kg watts
MIR : spectromètre à filtre acousto-optique accordable cf NIR longueurs d'onde : moyen infra-rouge 2,3 µm - 4,6 µm
résolution spectrale :  ?
TIR : spectromètre Fourier Profil thermique de l'atmosphère, contrôle de la poussière et des nuages de condensation, carte de distribution du méthane,... longueurs d'onde : infrarouge thermique 1,7 µm - 4 µm
résolution spectrale :  ?
CaSSIS Imageur Images des portions de surfaces sources potentielles des gaz détectés, détection des processus dynamiques en surface, recherche de zones d'atterrissage pour le rover ExoMars longueurs d'onde : Panchromatique 650 nm (250 nm), Infrarouge 950 nm (150 nm), proche infrarouge 850 nm (120 nm), bleu-vert 475 nm (150 nm)
résolution optique : 5 mètres / pixel
Fauchée : 8 km
1 degré de liberté
Images en relief
N. Thomas
(Drapeau de la Suisse Suisse)
Drapeau de la Suisse Suisse
Drapeau de l'Italie Italie
kg Watts
FREND Détecteur de neutrons Concentration en hydrogène dans la couche superficielle de la surface de Mars Énergie des neutrons détectés : 0,4 eV - 500 keV et 0,5 MeV - 10 MeV I. Mitrofanov
(Drapeau de la Russie Russie)
Drapeau de la Russie Russie
Drapeau des États-Unis États-Unis
kg Watts

Spectromètres NOMAD[modifier | modifier le code]

NOMAD (Nadir and Occultation for MArs Discovery) est un ensemble de spectromètres mesurant le spectre de la lumière du Soleil sur différentes longueurs d'onde (infrarouge, visible, ultraviolet) qui soit traversent le limbe atmosphérique de Mars soit sont réfléchies par son sol. L'instrument SO effectue des observations lorsque Mars occulte le Soleil. Il permet d'observer 6 petites portions du spectre infrarouge en 1 seconde. Lors d'une occultation du Soleil (durée 5 minutes), il permet d'obtenir 300 spectres par longueur d'onde et ainsi de fournir un profil vertical de l'atmosphère de la base au sommet. LNO est utilisé pour analyser la lumière réfléchie par le sol martien au nadir. Sa sensibilité est accrue par rapport à SO pour prendre en compte la quantité plus faible du rayonnement analysé. UVIS est un instrument très léger qui fournit des informations complémentaires en particulier sur les concentrations d'ozone, d'acide sulfurique et d'aérosols. SO est une copie de l'instrument SOIR installé à bord de Venus Express. LNO est dérivé de SOIR. UVIS est un instrument développé initialement pour le rover ExoMars dans sa première version[5].

Spectromètres ACS[modifier | modifier le code]

ACS (Atmospheric Chemistry Suite) est un ensemble de trois spectromètres utilisé pour déterminer le spectre de la lumière solaire réfléchie par le sol martien ou traversant l'atmosphère martienne lors d'une occultation du Soleil par la planète. Les spectres sont mesurés par les trois instruments qui composent ACS respectivement dans le proche infrarouge (NIR), moyen infrarouge (MIR) et infrarouge thermal (TIR). Ces longueurs d'onde ont été choisies car elles permettent de détecter l'eau, le méthane et d'autres constituants mineurs de l'atmosphère et d'étudier la structure de l'atmosphère ainsi que sa photochimie. Ces spectromètres permettent d'établir des profils verticaux de l'atmosphère de Mars avec la composition (gaz, ratios isotopes, aérosols) de détecter éventuellement de nouvelles molécules. ACS dérive pour MIR et NIR dde TIMM-2 installé sur Phobos Grunt, de l'expérience Rusalka (station spatiale internationale) et de SOIR (Vénus Express). TIR dérive lui d'AOST (Phobos Grunt) et PFS (Mars Express). L'inclinaison retenue pour l'orbite de TGO a été déterminée pour optimiser les résultats de cet instrument[6]

Imageur CaSSIS[modifier | modifier le code]

CaSSIS (Colour and Stereo Surface Imaging System) est une caméra pouvant prendre des images à haute résolution de la surface de Mars (5 mètres / pixel) avec la possibilité de réaliser des photos en relief avec une résolution verticale de 5 mètres. L'instrument est utilisé pour identifier les sources potentielles des gaz libérés dans l'atmosphère martienne. Il doit également permettre d'étudier les processus dynamiques à l’œuvre à la surface de Mars - sublimation, érosion, volcanisme - susceptibles d'être à l'origine de gaz libérés dans l'atmosphère. CaSSIS installé sur le côté de la sonde spatiale faisant face au sol est pointé par défaut vers le nadir. Pour compenser le mouvement de TGO qui par défaut modifie son orientation pour maintenir en permanence ses panneaux solaires perpendiculaires au rayon du Soleil, la caméra est montée sur un cardan avec un degré de liberté qui permet de maintenir son axe optique perpendiculaire à la surface. Le mécanisme de rotation permet de faire pivoter la caméra de 180°. Cette capacité est également utilisée pour réaliser les vues en relief[7].

Détecteur de neutrons FREND[modifier | modifier le code]

FREND (Fine Resolution Epithermal Neutron Detector) est un détecteur des neutrons disposant d'un module de collimation pour restreindre le champ optique de l'instrument afin de permettre de dresser des cartes à haute résolution de l'abondance de l'hydrogène dans la couche superficielle du sol de Mars. FREND mesure le flux de neutrons en provenance de la surface de Mars qui sont le résultat du bombardement de celui-ci par les rayons cosmiques. Ceux-ci ont suffisamment d'énergie pour briser des atomes présents jusqu'à une profondeur de 1 à 2 mètres. Les neutrons générés sont en en partie capturés ou freinés par les noyaux des atomes avoisinants. Les neutrons qui parviennent à s'échapper sont détectés par l'instrument FREND. En mesurant leur vitesse, celui-ci permet de déduire la composition du terrain et en particulier l'abondance en hydrogène. Pour mesurer les neutrons l'instrument dispose de deux détecteurs : un compteur proportionnel à gaz ³He est chargé de mesurer les neutrons ayant une énergie de 0,4 eV à 500 keV tandis qu'un cristal scintillateur de type stylbene mesure ceux dont l'énergie est comprise entre 0,5 MeV et 10 MeV [8].

Atterrisseur expérimental Schiaparelli[modifier | modifier le code]

Article principal : Schiaparelli (engin spatial).

TGO emporte l'atterrisseur expérimental Schiaparelli qu'il largue quelques jours avant l'arrivée sur Mars. Ce module d'une masse de 600 kg (Phoenix : 670 kg, Viking 600 kg) doit permettre de valider les techniques de rentrée atmosphérique et d'atterrissage qui seront mises en œuvre par de futures missions martiennes européennes. Il comporte un véhicule de rentrée chargé de protéger l'engin spatial de la chaleur générée par la rentrée atmosphérique, d'un parachute déployé alors que la vitesse de l'engin est tombé à Mach 2 et de moteurs-fusées à ergols liquides (hydrazine) chargées d'annuler la vitesse de descente résiduelle et de déposer en douceur l'atterrisseur à la surface de Mars. Durant sa descente vers le sol martien il retransmet les paramètres de vol pour permettre l'analyse de son fonctionnement. Sur le sol martien sa durée de vie est limitée car l'énergie est fournie par des batteries qui ne sont pas rechargées. Il emporte une petite charge utile composée d'instruments scientifiques qui collecteront et retransmettront des données scientifiques au cours des 8 jours de sa durée de vie sur Mars (énergie produite par des batteries non rechargeables)[9].

Développement[modifier | modifier le code]

La réalisation de l'orbiteur ExoMars TGO et de l'atterrisseur Schiaparelli est confiée à Thales Alenia Space dans le cadre d'un contrat signé en juin 2013[10]. ExoMars TGO est intégré dans le Centre spatial de Cannes - Mandelieu.

Déroulement de la mission[modifier | modifier le code]

La sonde spatiale est lancée par une fusée russe Proton-M.

Lancement et transit vers Mars (mars à octobre 2016)[modifier | modifier le code]

La fenêtre de lancement vers la planète Mars s'ouvrait le 14 mars et se refermait le 25 mars 2016. ExoMars TGO est lancée avec l'atterrisseur Schiaparelli par une fusée russe Proton-M/Briz-M depuis le cosmodrome de Baïkonour le 14 mars 2016. Pour la fusée Proton il s'agit du premier lancement d'une sonde spatiale interplanétaire depuis plus de deux décennies mais le profil de ce vol est proche des mises en orbite de satellites de télécommunications qui représentent une part importante de l'activité du lanceur. Le lancement s'étale sur 11 heures car la poussée de l'étage Briz-M est relativement faible et pour optimiser son utilisation, il faut trois mises à feu successives[11],[12] :

  • Lancement de la mission ExoMars 2016 à bord d'une fusée Proton-M depuis le cosmodrome de Baikonour
    T0 : décollage
  • 1'59" : mise à feu du second étage
  • 5'24" : mise à feu du troisième étage
  • 9'31" : largage du troisième étage
  • 11'01" : première mise à feu de l'étage Briz-M. L'allumage du moteur a lieu à l'opposé de l'azimut de la position que Mars occupera à l'arrivée prévue le 16 octobre
  • 16' : extinction de l'étage Briz-M  : la sonde spatiale est sur une orbite de parking standard avec une altitude 175 km avec une inclinaison de 51,5°
  • 1h34" : 2e mise à feu de l'étage Briz-M d'une durée de 18 minutes : l'orbite est désormais de 250 x 5 800 km
  • 4h : lorsque la sonde spatiale repasse par le périgée de sa nouvelle orbite, une 3e mise à feu de l'étage Briz-M d'une durée de 12 minutes est déclenchée pour relever l'apogée : l'orbite résultante est de 250 x 21 400 km et la période est de 6 heures. Le réservoir auxiliaire est largué.
  • 10h19' : 4e mise à feu de l'étage Briz-M d'une durée de 10 minutes déclenchée au périgée de l'orbite permettant à la sonde spatiale de s'échapper de l'attraction terrestre et de se diriger vers Mars. L'étage Briz-M est largué 2 minutes après l'extinction du système de propulsion puis les panneaux solaires sont déployés.

La sonde spatiale doit atteindre Mars environ 7 mois plus tard vers octobre 2016. Trois à cinq jours avant les manœuvres d'insertion en orbite autour de Mars, la sonde libère l'atterrisseur Schiaparelli qui effectue une rentrée directe dans l'atmosphère martienne dans le prolongement de la trajectoire hyperbolique de la sonde.

Vérification en route[modifier | modifier le code]

Le 23 mai 2016, le vaisseau spatial ExoMars passe avec succès la revue de vérification de toutes les fonctionnalités appelée In-Orbit Commissioning Review (IOCR)
Thales Alenia Space a analysé les données relatives au lancement, à la phase de mise à poste (LEOP) ainsi qu’à celle des opérations de mise en service afin d’établir un rapport qui a été remis à l’ESA. Le rapport atteste du bon fonctionnement des deux modules constituant le vaisseau spatial : l’EDM (Module d’Entrée et de Descente) et le TGO (Orbiteur Traceur de Gaz).
Les tests réalisés sur le TGO pendant la phase de mise à poste confirment que les températures du satellite respectent bien les limites opérationnelles. Le sous-système de propulsion fonctionne comme prévu et la consommation d’énergie est normale. Les paramètres électriques (voltage et courant) demeurent stables en cohérence avec les résultats des tests réalisés sur Terre.
Pendant qu’ExoMars poursuit son voyage vers Mars, Thales Alenia Space finalise ses négociations avec l’ESA pour les activités portant sur le suivi de la croisière interplanétaire ainsi que sur les phases d’approche et sur les phases opérationnelles à venir. Thales Alenia Space a récemment signé un accord avec l’ESA pour la seconde mission du programme, le Rover et la mission de surface, prévues fin 2020.
Prochaines étapes :

  • mi-juin : seconde vérification de la charge utile du TGO et de l’EDM
  • début Juillet : mise en service du moteur principal du TGO avec réalisation d’une légère manœuvre
  • 28 juillet : manœuvre de trajectographie spatiale visant à placer le vaisseau spatial sur la trajectoire requise pour qu’il puisse atterrir sur Mars
  • 11 août : ajustement de la trajectoire
  • septembre-octobre : simulation de l’atterrissage sur Mars
  • 16 octobre : l’EDM se sépare de l’Orbiteur
  • 19 octobre : le TGO entre dans l’orbite martienne, pendant que l’EDM atterrit simultanément sur Mars[13].

Insertion en orbite et aérofreinage (octobre 2016 à décembre 2017)[modifier | modifier le code]

Les manœuvres d'insertion en orbite qui suivent sont conçues pour permettre de maintenir dans la mesure du possible la liaison UHF avec l'atterrisseur pendant sa phase d'approche de Mars. Une fois posé, Schiaparelli communiquera avec la Terre par l'intermédiaire de la sonde américaine Mars Reconnaissance Orbiter. ExoMars TGO doit s'insérer sur une orbite elliptique autour de Mars d'une période de 4 sols et s'y maintenir durant 8 sols après l'atterrissage pour que l'orbiteur puisse effectuer un passage supplémentaire au-dessus du site d'atterrissage de Schiaparelli. Par la suite ExoMars TGO entame une série de manœuvres à l'aide de sa propulsion pour réduire son apogée et faire passer son inclinaison orbitale à 74° et sa période à 1 sol. Les réductions consécutives de son apogée sont effectuées en utilisation la technique de l'aérofreinage c'est-à-dire en manœuvrant de manière à faire passer l'orbiteur dans les couches denses de l'atmosphère martienne et ainsi ralentir la sonde et réduire son orbite. Cette deuxième phase doit durer de 6 à 9 mois et doit amener la sonde sur une orbite circulaire comprise entre 350 et 420 km optimale pour le recueil des données scientifiques[14].

Calendrier prévisionnel de la mission[15]
Phase Date Événement
Lancement et transit vers Mars 14 mars 2016 Lancement par une fusée fusée Proton depuis le cosmodrome de Baïkonour
début avril Test du répéteur radio de la NASA (Electra)
sur 6 semaines à partir du lancement Recette des instruments scientifiques de TGO et de Schiaparelli
jusqu’à juin Phase de transit
de mi juillet à mi aout Manœuvres de corrections de trajectoire
28 juillet Principale manœuvre de correction de trajectoire
septembre à octobre Détermination de la trajectoire en utilisant la technique Delta-DOR (en)
9 octobre Début du suivi radio permanent par les stations terrestres
16 octobre 2016 Largage de l'atterrisseur Schiaparelli
17 octobre 2016 Manœuvre d'évitement de Mars
Insertion en orbite et aérofreinage 19 octobre 2016 Manœuvre d'insertion en orbite autour de Mars sur une orbite haute très elliptique
19 octobre 2016 L'atterrisseur Schiaparelli se pose sur le sol de Mars
19 octobre 2016 Début du recueil des données à l'aide des instruments scientifiques
décembre 2016 Manœuvre de réduction de la période orbitale (de 4 jours à 1 jour)
17 janvier 2017 Manœuvre de changement de l'inclinaison orbitale (⇒ 74°)
janvier 2017 Début de la phase d'aérofreinage visant à réduire l'altitude de l'orbite
décembre 2017 Fin de la phase d'aérofreinage. TGO se trouve sur son orbite définitive (circulaire, 400 km d'altitude)
Opérations scientifiques décembre 2017 Début des opérations scientifiques
11 juillet au 11 aout 2017 Conjonction solaire haute : les liaisons radio sont impossibles ou difficiles. Les opérations critiques sont interrompues.
15 janvier 2019 TGO commence à jouer le rôle de relais radio pour le rover ExoMars qui vient de se poser sur le sol martien
décembre 2022 Fin de la mission primaire

Phase opérationnelle (décembre 2017 à décembre 2022)[modifier | modifier le code]

Le recueil des données scientifiques devrait débuter vers mai 2017 mais cette date dépend de l'efficacité de l'aérofreinage. La durée nominale de la mission scientifique est d'une année martienne. À l'issue de cette phase le rover de la mission ExoMars 2018 devrait arriver (début janvier 2019) : la mission prioritaire de l'orbiteur sera, à compter de cette date, de jouer le rôle de relais de télécommunications entre les rovers et la Terre[14].

Références[modifier | modifier le code]

  1. (en) Jonathan Amos, « Europe's ExoMars missions 'on track' », sur BBC,‎
  2. (en) P Crane JL Vago, « ExoMars 2016 Payload selection »,‎
  3. (en) « ExoMars mission 2016: Trace Gaz Orbiter », sur OHB-System (consulté le 14 mars 2016)
  4. (en) Pasquale Santoro, « The ExoMars mission »,‎
  5. (en) « EXOMars TGO Instruments : NOMAD - Nadir and Occultation for MArs Discovery », sur ESA (consulté le 16 juillet 2013)
  6. (en) « EXOMars TGO Instruments : ACS - Atmospheric Chemistry Suite », sur ESA (consulté le 16 juillet 2013)
  7. (en) « EXOMars TGO Instruments : CaSSIS - Colour and Stereo Surface Imaging System », sur ESA (consulté le 16 juillet 2013)
  8. (en) « EXOMars TGO Instruments : FREND - Fine Resolution Epithermal Neutron Detector », sur ESA (consulté le 16 juillet 2013)
  9. (en) « The ExoMars Entry, Descent and Landing Demonstrator Module (EDM) », sur Agence spatiale européenne (consulté le 1er novembre 2012)
  10. (en) « ExoMars 2016 set to complete construction », sur Agence spatiale européenne,‎
  11. (en) Patrick Blau, « ExoMars 2016 Launch Overview », sur spaceflight101.com (consulté le 14 mars 2016)
  12. (en) Patrick Blau, « ExoMars on its way to solve the red planet(s mysteries », Agence spatiale européenne,‎
  13. Pierre-François Mouriaux, « ExoMars : tout est nominal à bord », dans Air & Cosmos, 25 mai 2016, sur le site d'Air & Cosmos
  14. a et b (en) « ExoMars 2016 Payload selection », Agence spatiale européenne,‎ , p. 14-16
  15. (en) « ExoMars mediakit », Agence spatiale européenne,‎ , p. 30

Bibliographie[modifier | modifier le code]

Dossier de presse fourni par l'agence spatiale européenne pour le lancement.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Liens internes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]