Voir la source de ExoMars Trace Gas Orbiter

{{Titre en italique|en}}
{{Infobox Engin spatial
 | nom                  = ExoMars Trace Gas Orbiter<br><small>''[[Sonde spatiale]]''</small>
 | type_mission         = [[Orbiteur]]
 | image                = ExoMars Trace Gas Orbiter.jpg
 | légende              = Vue d'artiste d'{{lang|en|ExoMars Trace Gas Orbiter}}.
 | organisation         = [[Agence spatiale européenne]]<br>Participation de [[Roscosmos]]
 | programme            = [[programme ExoMars|ExoMars]]
 | domaine              = Étude de l'[[atmosphère de Mars]]
 | masse                = {{unité|4332|[[kilogramme|kg]]}} (sans EDM)
 | lancement            = {{date-|14|mars|2016}}
 | statut               = Opérationnel
 | fin                  = 2022 (prévisionnel)
 | lanceur              = [[Proton (fusée)|Proton]]-M/[[Briz]]-M
 | titre_orbite         = Orbite basse
 | périapside           = {{unité|400|km}}
 | apoapside            = {{unité|400|km}}
 | inclinaison          = 74 ou 106°
 | instrument1_nom      = NOMAD
 | instrument1_type     = Spectromètres
 | instrument2_nom      = ACS
 | instrument2_type     = Spectromètres
 | instrument3_nom      = CaSSIS
 | instrument3_type     = Caméra
 | instrument4_nom      = FREND
 | instrument4_type     = Détecteur de neutrons
 | orbite               =
}}

'''''{{lang|en|ExoMars Trace Gas Orbiter}}''''' (TGO) est une [[sonde spatiale|sonde interplanétaire]] développée par l'[[Agence spatiale européenne]], placée en orbite autour de la planète [[Mars (planète)|Mars]] pour étudier la présence et l'origine des gaz présents dans l'[[atmosphère de Mars|atmosphère martienne]] à l'état de trace, notamment le [[Méthane sur Mars|méthane]] dont elle doit tenter de déterminer s'il est d'origine biologique. La sonde spatiale a été lancée le {{date-|14|mars|2016|en astronautique}} par une [[fusée (astronautique)|fusée]] [[russe]] [[Proton (fusée)|Proton]]. Après s'être insérée en orbite autour de Mars le {{date-|19|octobre|2016}}, la mission doit utiliser la technique de l'[[aérofreinage]] durant {{nobr|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 quatre tonnes transporte une charge utile de {{unité|712|kg}} comprenant quatre groupes d'instruments (spectromètres, caméras, détecteurs de neutrons) et l'[[atterrisseur]] expérimental européen [[Schiaparelli (engin spatial)|''Schiaparelli'']] qu'elle a largué à proximité de Mars. Celui-ci devait 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. ''{{lang|en|ExoMars Trace Gas Orbiter}}'' fait partie du programme européen [[Programme ExoMars|''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 ==
Au début des années 2000, un projet d'[[astromobile]] martien [[Programme ExoMars|''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 (''{{lang|en|Flagship mission}}'') du [[programme Aurora|programme ''Aurora'']].

=== Échec du partenariat avec la NASA ===
En {{date-|octobre 2009}}, la NASA et l'Agence spatiale européenne associent leurs projets d'exploration de la planète [[Mars (planète)|Mars]] dans le cadre de l'[[Mars Exploration Joint Initiative|Initiative conjointe d'exploration de Mars]]. La première matérialisation de cet accord est le programme ExoMars qui regroupe désormais quatre engins spatiaux :
* ''{{lang|en|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 sur Mars|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 ;
* [[Schiaparelli (engin spatial)|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'' ;
* [[Rover ExoMars|''{{lang|en|ExoMars Rover}}'']] est un ''rover'' européen qui doit rechercher la présence de vie sur Mars et étudier la surface de la planète pour y détecter des indices de présence d'eau ;
* [[Mars Astrobiology Explorer-Cacher|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'échantillons]] 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.

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''.

=== Nouveau partenariat avec l'agence spatiale russe Roscosmos ===
Pour faire face à ses contraintes budgétaires qui ne lui permettent pas de mener seule les missions planifiées, l'ESA se tourne vers l'agence spatiale [[russe]] [[Roscosmos]] qui accepte d'intégrer le programme ExoMars. Selon les termes d'un accord conclu en {{date-||mars|2012}}, l'agence spatiale russe fournit les deux [[lanceur (astronautique)|lanceurs]] [[Proton (fusée)|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 {{date-||juin|2013}}, l'ESA passe commande à l'établissement italien du constructeur {{lang|en|[[Thales Alenia Space]]}} des engins ExoMars TGO et ExoMars EDM<ref>{{Lien web
 |url=https://www.bbc.co.uk/news/science-environment-22914025
 |titre={{lang|en|Europe's ExoMars missions 'on track'}}
 |auteur = Jonathan Amos
 |site=BBC |langue=en
 |date=18 juin 2013
 }}.</ref>.

== Objectifs ==
=== Étude de l’atmosphère de Mars ===
{{Article détaillé|Atmosphère de Mars|Méthane sur Mars}}
[[Fichier:Possible Methane Sources and Sinks on Mars-fr.jpg|thumb|upright=2|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 sur Mars|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<ref name="payloadselection">{{Lien web
 |lang=en
 |url=http://mepag.jpl.nasa.gov/meeting/sep-10/MEPAG_ExoMars_TGO_Payload_30_Sept_2010.pdf
 |titre={{lang|en|ExoMars 2016 Payload selection}}
 |auteur=P Crane JL Vago
 |date=30 septembre 2010
 }}.</ref> :
* identifier les gaz et [[isotope]]s 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 ({{fchim|H|2|O}}…) ;
* localiser les sources du méthane et des principaux gaz et leurs interactions dont celles avec les [[aérosol]]s 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 ===
Les objectifs complémentaires d’''ExoMars TGO'' sont les suivants :
* transporter l'atterrisseur [[Schiaparelli (engin spatial)|Schiaparelli]] jusqu'à Mars ;
* assurer avec les autres orbiteurs en activité autour de Mars le rôle de relais de télécommunications entre [[Schiaparelli (engin spatial)|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.
[[Fichier:ExoMars TGO size vs Mars Express.svg|vignette|upright=2.5|centre|Comparaison des tailles d'ExoMars TGO et de la sonde européenne [[Mars Express]] (à droite).]]

== Caractéristiques techniques ==
''{{lang|en|ExoMars Trace Gaz Orbiter}}'' est composée d'une [[plate-forme (astronautique)|plateforme]] qui fournit les services nécessaires au fonctionnement de la sonde spatiale (guidage, télécommunications, énergie, orientation…), d'une [[charge utile (astronautique)|charge utile]] composée de quatre suites instrumentales. Par ailleurs, la sonde spatiale transporte jusqu'à proximité de Mars l'atterrisseur [[Schiaparelli (engin spatial)|Schiaparelli]].

=== Plateforme ===
{| class="wikitable droite" style="text-align:center;"
|+ExoMars TGO comparée aux missions similaires
! scope=col | Caractéristique
! scope=col | TGO
! scope=col | [[Mars Express]]
! scope=col | [[MAVEN]]
|-
|Masse totale || {{unité|3732|kg}}¹|| {{unité|1060|kg}}¹|| {{unité|2454|kg}}
|-
|Masse instruments scientifiques || {{unité|112|kg}} || {{unité|113|kg}}¹|| {{unité|65|kg}}
|-
|Masse ergols (%) || {{unité|2500|kg}} (67 %) || {{unité|457|kg}} (43 %) || {{unité|1595|kg}} (65 %)
|-
|Puissance électrique || {{unité|2000|watts}} || {{unité|650|watts}} || {{unité|1230|watts}}
|-
|Orbite<br />Altitude<br />Inclinaison orbitale || align="center" | Orbite basse<br /> {{unité|400|km}}<br />74° || align="center" |Orbite haute<br /> {{unité|298|km}} × {{unité|10107|km}}<br />86,3° || align="center" |Orbite haute<br /> {{unité|150|km}} × {{unité|5000|km}}<br />75°
|-
|colspan="4"|¹''Atterrisseur non compris''
|}

La [[plate-forme (astronautique)|plateforme]] d'ExoMars TGO est fournie par [[OHB-System]] (structure, système de propulsion, protection thermique, câblage électrique central)<ref>{{Lien web|langue=en |url=https://www.ohb-system.de/tl_files/system/images/mediathek/downloads/pdf/OHB_System_ExoMars_2015.pdf |format=pdf |titre={{lang|en|ExoMars mission 2016: Trace Gaz Orbiter}} |site={{lang|en|[[OHB-System]]}} |consulté le=14 mars 2016 }}.</ref> et complétée avec des composants du bus [[Spacebus]] développé par {{lang|en|[[Thales Alenia Space]]}} pour ses satellites de télécommunications géostationnaires. La structure centrale est un cylindre d'un diamètre de {{unité|1.20|mètre}}. La propulsion principale est assurée par un [[moteur-fusée]] [[biergol]] Leros1b de {{nb|645|[[Newton (unité)|newtons]]}} de [[poussée]] qui consomme un mélange [[hypergolique]] d'[[hydrazine]] et de [[peroxyde d'azote]]. Six propulseurs [[monergol]] de {{nb|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 [[Capteur solaire photovoltaïque|panneaux solaires]] d'une superficie de {{unité|20|m|2}} produisant {{unité|2000|watts}} au niveau de l'orbite de Mars. Les panneaux sont orientables avec {{nb|1|degré}} de liberté. L'énergie est stockée dans deux [[Accumulateur lithium-ion|batteries lithium-ion]] d'une capacité de {{nb|180|[[ampère-heure|Ah]]}} 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 [[roue de réaction|roues de réaction]] ayant un couple de {{nb|20 N m}}.

Les télécommunications sont prises en charge par deux transpondeurs d'une puissance de {{unité|65|watts}} en [[bande X]] et [[bande Ka]] (secours) utilisant une antenne à grand gain de {{unité|2.2|mètres}} de diamètre. TGO possède par ailleurs trois antennes faible gain et deux transpondeurs pour les liaisons de proximité en [[Ultra haute fréquence|bande UHF]] avec les rovers se trouvant à la surface de Mars.
L'orbiteur a une masse à vide de {{unité|1.365|tonne}} dont {{unité|125|kg}} de charge utile. ExoMars TGO transporte l'atterrisseur ExoMars EDM qui représente une masse d'environ {{unité|600|kg}}. Le carburant nécessaire aux différentes manœuvres représente une masse de {{unité|2190|kg}}. Compte tenu de la capacité du lanceur {{nobr|Atlas {{V}}}} qui peut placer sur une trajectoire de transit vers Mars {{unité|4.4|tonnes}}, l'orbiteur peut stocker dans ses réservoirs jusqu'à {{unité|2.44|tonnes}} de carburant<ref name="Thalessept2010">{{Lien web|langue=en |url=http://exploration.esa.int/science-e/www/object/doc.cfm?fobjectid=47767
 |titre={{lang|en|The ExoMars mission}}
 |auteur=Pasquale Santoro
 |date=23 septembre 2010
 }}.</ref>.
{{clr}}
[[Fichier:Maquette Exomars Orbiter Salon du Bourget 2015 DSC 0045.jpg|vignette|center|600px|Maquette d'{{lang|en|Exomars Trace Gas Orbiter}}.]]

=== Instrumentation scientifique ===
ExoMars TGO embarque plusieurs instruments scientifiques dont certains sont fournis par la [[Russie]]. En {{date||octobre|2012}}, le seul instrument connu est le spectromètre [[ultraviolet]] NOMAD qui fonctionne dans les bandes {{nn|0,2-0,65 et 2,2-4,3 µm}}. 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]].

{| class="wikitable"
|+ Les quatre groupes d'instruments scientifiques de TGO
! scope=col | Instrument
! scope=col | Type instrument
! scope=col | Objectifs
! scope=col | Principales caractéristiques
! scope=col | Responsable scientifique
! scope=col | Pays participant
! scope=col | Masse
! scope=col | Consommation
|-
! scope=row rowspan="3"| NOMAD
| SO : spectromètre [[infrarouge]]
| Profil vertical des composants présents dans l'atmosphère
| Longueurs d'onde : {{nb|2,2-4,3 µm}}<br>Résolution spectrale : ? <br>
| rowspan="3"| A.C. Vandaele <br>({{Belgique}})
| rowspan="3"| {{Belgique}} <br> {{Espagne}}<br> {{Italie}}<br> {{Royaume-Uni}}<br> {{États-Unis}}<br> {{Canada}}.
| rowspan="3"| kg
| rowspan="3"| watts
|-
|LNO : spectromètre [[infrarouge|infra-rouge]]
|Profil vertical des composants présents dans l'atmosphère, glaces et gelées au sol
| Longueurs d'onde : {{nb|2,2-4,3 µm}}<br>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 : {{nb|0,2-0,65 µm}}<br>Résolution spectrale : ?
|-
! scope=row rowspan="3"| ACS
| NIR : spectromètre à filtre acousto-optique accordable
| Profils verticaux de température et de densité {{fchim|CO|2}}, {{fchim|CH|4}} {{fchim|H|2|O}} et {{fchim|CO}}, ratios isotopiques, recherche de nouvelles molécules organiques…
| Longueurs d'onde : proche [[infrarouge]] {{nb|0,7 - 1,7 µm}} <br>Résolution spectrale : ?
| rowspan="3"| O. Korablev <br>({{Russie}})
| rowspan="3"| {{Russie}}<br> {{France}}<br> {{Allemagne}}<br> {{Italie}}.
| rowspan="3"| kg
| rowspan="3"| watts
|-
|MIR : spectromètre à filtre acousto-optique accordable
| {{cf.}} NIR
| Longueurs d'onde : moyen infra-rouge {{nb|2,3 - 4,6 µm}}<br>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 {{nb|1,7 – 4 µm}}<br>Résolution spectrale : ?
|-
! scope=row | 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 {{nb|650|nm}} ({{nb|250|nm}}), Infrarouge {{nb|950|nm}} ({{nb|150|nm}}), proche infrarouge {{nb|850|nm}} ({{nb|120|nm}}), bleu-vert {{nb|475|nm}} ({{nb|150|nm}}) <br>Résolution optique : {{nb|5|mètres/pixel}} <br>Fauchée : {{nb|8|km}}<br> {{nb|1|degré}} de liberté<br>Images en relief
| N. Thomas <br>({{Suisse}})
| {{Suisse}}<br> {{Italie}}<br> {{Pologne}}
| kg
| watts
|-
! scope=row | FREND
| Détecteur de neutrons
| Concentration en hydrogène dans la couche superficielle de la surface de Mars
| Énergie des neutrons détectés : {{unité|0.4|eV}} - {{unité|500|keV}} et {{unité|0.5|MeV}} - {{unité|10|MeV}}
| I. Mitrofanov <br>({{Russie}})
| {{Russie}}<br> {{États-Unis}}
| kg
| watts
|}

==== Spectromètres NOMAD ====
[[Fichier:Pia17952 electra transceiver dsc09326 0.jpg|vignette|L'émetteur-récepteur radio utilisé pour communiquer en bande UHF avec les engins spatiaux à la surface de Mars.]]
NOMAD (''{{lang|en|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 {{nb|6|petites}} portions du spectre infrarouge en {{nb|1|seconde}}. Lors d'une occultation du Soleil (durée {{nb|5|minutes}}), il permet d'obtenir {{nb|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<ref>{{Lien web|url= http://exploration.esa.int/mars/48523-trace-gas-orbiter-instruments/?fbodylongid=2187 |titre= {{lang|en|EXOMars TGO Instruments : NOMAD - Nadir and Occultation for MArs Discovery}}|site=ESA |langue=en|consulté le=16 juillet 2013}}</ref>.
* Le 16 juin 2020, NOMAD détecte une lumière verte autour de Mars<ref>''CNEWS'', 16 juin 2020, [https://www.cnews.fr/france/2020-06-16/espace-une-lumiere-verte-observee-autour-de-mars-968276 « Le satellite TGO d'Exomars détecte une lumière verte autour de Mars »]</ref>.

==== Spectromètres ACS ====
ACS (''{{lang|en|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<ref>{{Lien web
 |url=http://exploration.esa.int/mars/48523-trace-gas-orbiter-instruments/?fbodylongid=2216 |titre={{lang|en|EXOMars TGO Instruments : ACS - Atmospheric Chemistry Suite}} |site=ESA |langue=en |consulté le=16 juillet 2013 }}.</ref>.

==== Imageur CaSSIS ====
[[Fichier:CaSSIS.jpg|vignette|La caméra CaSSIS.]]

CaSSIS (''{{lang|en|Colour and Stereo Surface Imaging System}}'') est une caméra pouvant prendre des images à haute résolution de la surface de Mars ({{nb|5|mètres/pixel}}) avec la possibilité de réaliser des photos en relief avec une résolution verticale de {{nb|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 aux rayons 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<ref>{{Lien web
 |url=http://exploration.esa.int/mars/48523-trace-gas-orbiter-instruments/?fbodylongid=2210 |titre={{lang|en|EXOMars TGO Instruments : CaSSIS - Colour and Stereo Surface Imaging System}} |site=ESA |langue=en |consulté le=16 juillet 2013
 }}.</ref>.

==== Détecteur de neutrons FREND ====
FREND (''{{lang|en|Fine Resolution Epithermal Neutron Detector}}'') est un détecteur de 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 {{nb|1 à 2 mètres}}. Les neutrons générés sont 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 {{unité|0.4|eV}} à {{unité|500|keV}} tandis qu'un cristal [[scintillateur]] de type stylbene mesure ceux dont l'énergie est comprise entre {{unité|0.5|MeV}} et {{unité|10|MeV}}<ref>{{Lien web |url=http://exploration.esa.int/mars/48523-trace-gas-orbiter-instruments/?fbodylongid=2217 |titre= {{lang|en|EXOMars TGO Instruments : FREND - Fine Resolution Epithermal Neutron Detector}} |site=ESA |langue=en |consulté le=16 juillet 2013 }}.</ref>.<br>
En mars 2018, les résultats des mesures de FREND sont communiqués confirmant des mesures précédentes faites lors d'autres vols vers la planète Mars mais donnant plus de détails<ref>''ScienceDirect ICcarus'', 15 mars 2018, {{en}} [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0019103517305705 Charged particles radiation measurements with Liulin-MO dosimeter of FREND instrument aboard ExoMars Trace Gas Orbiter during the transit and in high elliptic Mars orbit]</ref>. 

Le 2 mai 2018, André Debus, spécialiste du [[CNES]] pour le programme ExoMars, lors d'une conférence donnée à Cannes, dans le cadre des [[Association aéronautique et astronautique de France#3AF-Côte d’Azur|conférences 3AF Côte d'Azur]] confirme que « ''les radiations reçues par les passagers seront très élevées, d'autant plus en cas d'éruption solaire un peu forte ; leur protection n'est possible que par l'adjonction de blindages très lourds difficilement envisageables à ce jour. Et, bien entendu, le voyage retour de Mars vers la Terre aggravera la situation'' »<ref>[http://aaafctedazur.blogspot.fr/2018/04/le-programme-exomars.html ExoMars]</ref>.

=== Atterrisseur expérimental Schiaparelli ===
{{Article détaillé|Schiaparelli (engin spatial)}}

TGO emporte l'[[atterrisseur]] expérimental [[Schiaparelli (engin spatial)|Schiaparelli]] qu'il largue quelques jours avant l'arrivée sur Mars. Ce module d'une masse de {{unité|600|kg}} ([[Phoenix (sonde spatiale)|Phoenix]] : {{unité|670|kg}}, [[Programme Viking|Viking]] {{unité|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 tombée à {{nobr|Mach 2}} et de [[moteur-fusée|moteurs-fusées]] à [[ergol]]s liquides ([[hydrazine]]) chargés 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 (astronautique)|charge utile]] composée d'instruments scientifiques qui collecteront et retransmettront des données scientifiques au cours des {{nb|8|jours}} de sa durée de vie sur Mars (énergie produite par des batteries non rechargeables)<ref>{{Lien web|langue=en|url= http://exploration.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=47852 |titre={{lang|en|The ExoMars Entry, Descent and Landing Demonstrator Module (EDM)}} |site=[[Agence spatiale européenne]] |consulté le={{1er}} novembre 2012}}.</ref>.

== Développement ==
La réalisation de l'orbiteur ExoMars TGO et de l'atterrisseur [[Schiaparelli (engin spatial)|Schiaparelli]] est confiée à {{lang|en|Thales Alenia Space}} dans le cadre d'un contrat signé en {{date||juin|2013}}<ref>{{Lien web|langue=en |url=http://exploration.esa.int/mars/51931-exomars-2016-set-to-complete-construction/ |titre={{lang|en|ExoMars 2016 set to complete construction}} |site=[[Agence spatiale européenne]] |date=17 juin 2013 }}.</ref>.

ExoMars TGO est intégré dans le [[Centre spatial de Cannes - Mandelieu]].

== Déroulement de la mission ==
[[Fichier:At the Launch Pad, Proton-M.jpg|vignette|upright=1.5|La sonde spatiale est lancée par une fusée russe [[Proton (fusée)|Proton]]-M.]]

=== Lancement (14 mars 2016) ===
La [[fenêtre de lancement]] vers la planète Mars s'ouvre le {{date|14|mars|2016-}} et se referme le {{date|25|mars|2016}}. Le {{date-|14 mars 2016}} ExoMars TGO avec l'atterrisseur [[Schiaparelli (engin spatial)|Schiaparelli]] décolle du [[cosmodrome de Baïkonour]] à bord d'une [[fusée (astronautique)|fusée]] [[russe]] [[Proton (fusée)|Proton]]-M/[[Briz]]-M. Pour ce [[lanceur (astronautique)|lanceur]] 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 des [[satellites de télécommunications]] qui représentent une part importante de l'activité de la fusée. 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<ref name="spaceflight101launch">{{Lien web |lang=en |url=http://spaceflight101.com/exomars/exomars-2016-launch-overview/ |titre={{lang|en|ExoMars 2016 Launch Overview}} |auteur= Patrick Blau |site=spaceflight101.com |consulté le=14 mars 2016 }}.</ref>{{,}}<ref>{{Lien web |lang=en |url=http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/ExoMars/ExoMars_on_its_way_to_solve_the_Red_Planet_s_mysteries |titre={{lang|en|ExoMars on its way to solve the red planet’s mysteries}} |auteur= Patrick Blau |éditeur=[[Agence spatiale européenne]] |date=14 mars 2016 }}.</ref> :
* [[Fichier:ExoMars 2016 Launch.jpg|vignette|Lancement de la mission ExoMars 2016 à bord d'une fusée Proton-M depuis le cosmodrome de Baïkonour.]]T0 : décollage ;
* {{heure||1|59|durée=oui}} : allumage du second étage ;
* {{heure||5|24|durée=oui}} : allumage du troisième étage ;
* {{heure||9|31|durée=oui}} : largage du troisième étage ;
* {{heure||11|01|durée=oui}} : 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 {{date|16|octobre|2016-}} ;
* {{heure||16|durée=oui}} : extinction de l'étage Briz-M : la sonde spatiale circule sur une orbite de parking avec une altitude de {{unité|175|km}} avec une inclinaison de 51,5° ;
* {{heure|1| 0 |34|durée=oui}} : {{2e|mise}} à feu de l'étage Briz-M d'une durée de {{nb|18|minutes}} : l'orbite est désormais de {{dunité|250|5800|km}} ;
* {{heure|4|durée=oui}} : 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 {{nb|12|minutes}} est déclenchée pour relever l'apogée : l'orbite résultante est de {{dunité|250|21400|km}} et la période est de {{nb|6|heures}}. Le réservoir auxiliaire est largué ;
* {{heure|10|19|durée=oui}} : {{4e|mise}} à feu de l'étage Briz-M d'une durée de {{nb|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 {{nb|2|minutes}} après l'extinction du système de propulsion puis les panneaux solaires sont déployés.

=== Transit vers Mars (mars à octobre 2016) ===
La sonde spatiale doit atteindre Mars environ {{nb|7|mois}} plus tard vers {{date||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.

Le {{date|23|mai|2016}}, ''ExoMars Trace Gas Orbiter'' passe avec succès la revue de vérification de toutes ses fonctionnalités (IOCR ''{{lang|en|In-Orbit Commissioning Review}}''). {{lang|en|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 [[Véhicule spatial|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 spatiale|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. Une deuxième vérification de la [[Charge utile (astronautique)|charge utile]] du TGO et de l’EDM est effectuée courant juin<ref>{{Lien web|langue=en |url= http://exploration.esa.int/mars/57941-checking-in-with-the-trace-gas-orbiter/ |titre= {{lang|en|Checking in with the Trace Gas Orbiter}}| site=ESA : Robotic Exploration of Mars |éditeur=[[Agence spatiale européenne]] |date=14 juin 2016}}.</ref>. Une première photo de Mars est prise par la caméra Cassis le 13 juin alors que la planète se trouve encore à 41 millions de kilomètres<ref>{{Lien web|langue=en |url= http://astronomy2009.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=57943/ |titre= {{lang|en|ExoMars sets sights on the Red Planet}} |site=ESA : Robotic Exploration of Mars |éditeur=[[Agence spatiale européenne]] |date=16 juin 2016}}</ref>.

le 18 juillet le moteur-fusée principal de 424 Newtons de poussée est mis à feu durant 52 minutes pour effectuer la première correction de trajectoire depuis le lancement avec comme objectif de placer la sonde spatiale sur une trajectoire interceptant précisément Mars<ref>{{Lien web|langue=en |url= http://astronomy2009.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=58121 |titre= {{lang|en|Engine burn gives Mars mission a kick}} |site=ESA : Robotic Exploration of Mars |éditeur=[[Agence spatiale européenne]] |date=28 juillet 2016}}</ref>. Le 16 octobre, 3 jours avant l'arrivée sur Mars, l’EDM/Schiaparelli se sépare de l’orbiteur. Le 19 octobre le TGO entre dans l’orbite martienne, pendant que l’EDM atterrit simultanément sur Mars<ref>Pierre-François Mouriaux, « ExoMars : tout est nominal à bord », dans ''[[Air & Cosmos]]'', 25 mai 2016, [http://www.air-cosmos.com/exomars-tout-est-nominal-a-bord-74111 sur le site d'Air & Cosmos].</ref>.

=== Insertion en orbite et aérofreinage (janvier 2017 à avril 2018) ===
La manœuvre d'insertion en orbite autour de Mars est conçue de manière à maintenir la liaison UHF avec l'atterrisseur EDM/Schiaparelli durant sa descente sur le sol martien pour recueillir les données télémétriques et pouvoir effectuer un diagnostic même si l'arrivée sur le sol martien ne se déroule pas de manière normale. Le {{date|19|octobre|2016-}} vers {{heure|13|fuseau=TU}}, l'orbiteur entame une séquence de freinage à l'aide de sa propulsion principale d'une durée de {{nb|139|minutes}} qui réduit sa vitesse de {{nb|1.5|km/s}} et le place sur une orbite elliptique autour de Mars<ref>{{Lien web|langue=en |url=http://www.esa.int/For_Media/Press_Releases/ExoMars_TGO_reaches_Mars_orbit_while_EDM_situation_under_assessment |titre={{lang|en|ExoMars TGO reaches Mars orbit while EDM situation under assessment}} |site=[[Agence spatiale européenne]] |date=19 octobre 2016}}.</ref>. ExoMars TGO s’insère sur l'orbite haute elliptique prévue avec un périgée se situant entre 230 et 310 km au-dessus de la surface, un apogée à 98000 km avec une période orbitale de 4,2 jours<ref>{{Lien web|langue=en |url= http://astronomy2009.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=58584 |titre= {{lang|en|ESA's new Mars orbiter prepares for first science}} |site=ESA : Robotic Exploration of Mars |éditeur=[[Agence spatiale européenne]] |date=18 novembre 2016}}</ref>. Il reste sur cette orbite durant 8 jours après l'atterrissage pour que l'orbiteur puisse effectuer un passage supplémentaire au-dessus du site d'atterrissage de Schiaparelli. Ensuite 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 {{nb|1|sol}}. Les réductions consécutives de son apogée sont effectuées en utilisant 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<ref name="deroulement">{{Lien web |lang=en |url=http://salmon.larc.nasa.gov/PDF_FILES/EXM-OM-IPA-ESA_EXM_Orbiter_E-PIP_i_1_rev_1_final.pdf |format=pdf |titre={{lang|en|ExoMars 2016 Payload selection}} |éditeur=[[Agence spatiale européenne]] |page=14-16 |date=janvier 2010}}.</ref>.

[[Fichier:Layered mound in Juventae Chasma ESA401950.jpg|vignette|centre|700px|Photo de Juventae Chasma prise avec l'instrument Cassis.]]

Durant cette phase TGO réalise 740 passages dans l'atmosphère basse ce qui réduit sa vitesse orbitale de 782 m/s. Cette phase s'achève le 20 février 2018 avec une dernière manœuvre propulsive de 16 minutes qui remonte le périgée et place l'engin spatial sur une orbite provisoire de 200 x 1047 km. Au cours du mois suivant 10 manœuvres successives placent TGO sur son orbite circulaire définitive de 400 km avec une période de 2 heures. La phase scientifique de la mission débute le 21 avril. Durant l'été 2018 TGO commence à jouer son rôle de relais entre les rovers circulant à la surface de Mars et la Terre<ref name="spaceflight101insertionenorbite">{{Lien web |lang=en |url=http://spaceflight101.com/trace-gas-orbiter-concludes-aerobraking/ |titre={{lang|en|Trace Gas Orbiter Concludes Aerobraking ahead of Final Orbit Trimming, Science Operations}} |auteur= Patrick Blau |site=spaceflight101.com |date=23 février 2018 }}.</ref>.

{| class="wikitable"
|+Calendrier prévisionnel de la mission<ref>{{Lien web |lang=en |url=http://exploration.esa.int/mars/57607-timeline/ |titre={{lang|en|TIMELINE FOR EXOMARS 2016}} |éditeur=[[Agence spatiale européenne]] |date=30 mai 2018}}.</ref>
! scope=col | Phase
! scope=col | Date
! scope=col | Événement
|-
|rowspan="10"|'''Lancement et transit vers Mars'''|| 14 mars 2016 || Lancement par une fusée [[fusée (astronautique)|fusée]] [[Proton (fusée)|Proton]] depuis le [[cosmodrome de Baïkonour]]
|-
|début avril || Test du [[répéteur]] radio de la NASA (Electra)
|-
|sur {{nb|6|semaines}} à partir du lancement || Recette des instruments scientifiques de TGO et de [[Schiaparelli (engin spatial)|Schiaparelli]]
|-
|jusqu’à juin|| Phase de transit
|-
|de mi-juillet à mi-août|| 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]]
|-
|9 octobre || Début du suivi radio permanent par les stations terrestres
|-
|16 octobre 2016 à {{heure|14|42|fuseau=GMT}} || Largage de l'[[atterrisseur]] [[Schiaparelli (engin spatial)|Schiaparelli]]<ref>Rémy Decourt, ''[[Futura Sciences]]'', 16 octobre 2016, [http://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/astronautique-exomars-atterrisseur-schiaparelli-correctement-separe-orbiteur-tgo-vole-vers-mars-64803/#xtor=EPR-17-%5BQUOTIDIENNE%5D-20161017-%5BACTU-ExoMars-:-l-atterrisseur-Schiaparelli-s-est-correctement-separe-de-l-orbiteur-TGO-et-vole-vers-Mars%5D « ExoMars : l'atterrisseur Schiaparelli s'est correctement séparé de l'orbiteur TGO et vole vers Mars »].</ref>
|-
|17 octobre 2016 || Manœuvre d'évitement de Mars
|-
|rowspan="9"|'''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
|-
|20 novembre 2016 || Début du recueil des données à l'aide des instruments scientifiques
|-
|décembre 2016 || Manœuvre de réduction de la période orbitale (de {{nb|4|jours}} à {{nb|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
|-
|11 juillet au 11 août 2017 || [[Conjonction solaire]] haute : les liaisons radio sont impossibles ou difficiles. Les opérations critiques sont interrompues.
|-
|20 février 2018 || Fin de la phase d'aérofreinage. TGO se trouve sur son orbite 200 x 1047 km
|-
|21 avril 2018 || Après 10 manœuvres orbitales l'orbiteur se trouve sur son orbite finale de 400 km avec une période de 2 heures
|-
|rowspan="3"|'''Opérations scientifiques'''||21 avril||Début des opérations scientifiques
|-
|décembre 2020 ||Fin de la mission primaire
|-
|2024 || TGO commence à jouer le rôle de relais radio pour le [[rover ExoMars]] qui vient de se poser sur le sol martien
|}

=== Déroulement de la mission scientifique (février 2018 à décembre 2022) ===
Le recueil des données scientifiques débute en avril 2018<ref>{{Lien web |titre=ESA - Robotic Exploration of Mars - ExoMars Trace Gas Orbiter and Schiaparelli Mission (2016) |url=https://exploration.esa.int/web/mars/-/46124-mission-overview |site=exploration.esa.int |consulté le=2022-12-09}}</ref>, après que la sonde spatiale fut insérée sur son orbite circulaire définitive à 400 kilomètres d'altitude et qu'elle parcourt en deux heures<ref>{{Lien web|langue=en |nom1=esa|titre=ExoMars poised to start science mission|url=https://exploration.esa.int/web/mars/-/60149-exomars-poised-to-start-science-mission|site=Agence spatiale européenne - Exploration robotique de Mars|date=9 avril 2018}}</ref>. La durée nominale de la mission scientifique est d'une année martienne (deux années terrestres).

Les premiers résultats, présentés un an plus tard, portent sur l'évolution de l'atmosphère durant les tempêtes de poussière, la proportion de deutérium et la non-détection de méthane :
* La limite de détection du méthane atteint une valeur inégalée : 0,05 parts par milliards. Ce qui se révèle être 10 à 100 fois plus faible que des affirmations antérieures de détection. L'instrument FREND fournit, en un peu plus de 100 jours, une carte extrêmement précise des régions de Mars où de l'eau est enfouie en quantité relativement importante dans les couches superficielles<ref>{{Lien web|langue=en |nom1=esa|titre=First results from the ExoMars Trace Gas Orbiter|url=https://exploration.esa.int/web/mars/-/61293-first-results-from-the-exomars-trace-gas-orbiter|site=Agence spatiale européenne - Exploration robotique de Mars|date=10 avril 2019}}</ref>.
* Une lumière verte, relativement intense à haute altitude et émise par l'atmosphère de Mars lorsque la molécule de dioxyde de carbone perd ses atomes d'oxygène, est observée pour la première fois autour d'une planète<ref>{{Lien web|langue=en |nom1=esa|titre=ExoMars spots unique green glow at the Red Planet|url=https://exploration.esa.int/web/mars/-/exomars-spots-unique-green-glow-at-the-red-planet|site=Agence spatiale européenne - Exploration robotique de Mars|date=15 juin 2020}}</ref>.
* Des raies spectrales associées aux molécules de dioxyde de carbone et à l'ozone sont observées pour la première fois<ref>{{Lien web|langue=en |nom1=esa|titre=ExoMars finds new gas signatures in the martian atmosphere|url=https://exploration.esa.int/web/mars/-/exomars-finds-new-gas-signatures-in-the-martian-atmosphere|site=Agence spatiale européenne - Exploration robotique de Mars|date=27 juillet 2020}}</ref>.

=== Support de la mission du rover ExoMars ===
Trois manœuvres orbitales seront effectuées pour changer l'orbite du satellite pour préparer l'arrivée de la mission ExoMars rover en {{date|||2023}}. Celles-ci permettront à TGO de communiquer durant les phases d'approche et de descente atmosphérique du rover Rosalind Franklin. Sans ses changements, le champ de vue entre le module de descente et l'orbiteur serait occulté par Mars, empêchant ainsi toute communication durant une phase critique de la mission<ref>{{Lien web|langue=en-GB|nom1=esa|titre=ExoMars orbiter prepares for Rosalind Franklin|url=http://www.esa.int/Our_Activities/Operations/ExoMars_orbiter_prepares_for_Rosalind_Franklin|site=European Space Agency|consulté le=2019-05-31}}</ref>. À l'issue de l'atterrissage du rover, la mission prioritaire de l'orbiteur sera de jouer le rôle de relais de télécommunications entre les rovers et la Terre<ref name="deroulement" />.

== Résultats scientifiques ==

=== Mesure du méthane ===

=== Détection de lâchers de méthane ===
{{article détaillé|Méthane sur Mars}}
La présence de méthane dans l'atmosphère de Mars est un sujet qui fait controverse depuis 1969, l'équipe scientifique de [[Mariner 7]] ayant annoncé que le spectromètre de la sonde spatiale avait détecté du méthane avant de se rétracter quelques semaines plus tard. La présence de méthane est une information importante car ce gaz, qui est détruit dans un intervalle de temps court d'un point de vue géologique, résulte soit d'une activité volcanique soit de processus organiques présents ou passés. En 2003, une équipe scientifique utilisant les données fournies par [[Mars Express]] et des télescopes basés sur Terre a annoncé avoir détecté du méthane en faible concentration à 5 parties par milliard (ppb) avec des pics de plusieurs douzaines de ppm ; ces résultats ont par la suite été contestés par des scientifiques utilisant les instruments de [[Mars Global Surveyor]] et de plusieurs télescopes terrestres. L'[[astromobile]] [[Curiosity (rover)|Curiosity]], circulant à la surface de Mars, a  accumulé en 2014 une vingtaine de mois de mesures avec l'instrument SAM, plus précisément l'instrument ''Tunable Laser Spectrometer'' (TLS) ont abouti en novembre 2014 à la confirmation de la présence de méthane dans l'atmosphère de Mars dans une proportion de 0,69 partie par milliard avec une marge d'erreur de 0,29. L'instrument a également détecté plusieurs montées de la concentration avec des pics surprenants à 20 parties par milliard, ce qui indique que du méthane continue d'être relâché localement<ref>{{lien web|langue=en
 | url=http://www.spaceflight101.com/msl-sam-science-reports.html | titre=ethane & Organics - MSL Curiosity Science Team reports Key Discoveries |site=spaceflight101.com | date=16 décembre 2014|auteur=Patrick Blau}}</ref>.

Pour expliquer l'énigme entourant la présence de méthane dans l'atmosphère de Mars, compte tenu de son enjeu (présence éventuelle d'organismes vivants sur Mars), l'Agence spatiale européenne a équipé son orbiteur ExoMars Trace Gas Orbiter lancé en 2016 d'un instrument très précis pour mesurer la quantité de méthane. Celui-ci n'a détecté aucun méthane sur le site où Curiosity en avait trouvé. En tentant de réconcilier ces mesures contradictoires, une explication partielle a été trouvée. Alors que Curiosity effectue ses mesures de nuit pour disposer de suffisamment d'énergie (de jour les 100 Watts disponibles sont utilisés par la propulsion, les télécommunications, les caméras et les instruments), l'instrument de  ''Trace Gaz Orbiter'' doit réaliser les siennes alors que l'atmosphère est éclairée par le Soleil. Le scénario imaginé est que le méthane est produit la nuit près de la surface et qu'avec l'arrivée du Soleil il monte en altitude lorsque l'atmosphère se réchauffe en se diluant et en devenant ainsi indétectable. Cette hypothèse a été vérifiée : des mesures ont été effectuées par Curiosity sur des prélèvements effectués de jour et ont confirmé l'absence de quantités de méthane détectables. Le cratère Gale émettrait donc du méthane de manière continue. Il n'y a aucune raison scientifique de penser que Gale constitue une exception et que ces émissions ne soient pas répandues à la surface de Mars. Compte tenu de la stabilité du méthane (il faut 300 ans pour que le méthane présent dans l'atmosphère soit dissocié par le rayonnement solaire), il reste à expliquer pourquoi cette accumulation quotidienne de méthane ne se traduit pas par des concentrations notables. Quel est le processus inconnu qui détruit le méthane ? Décharges électriques produites par l'accumulation de poussière, concentrations d'oxygène<ref>{{lien web|langue=en | titre =First You See It, Then You Don't: Scientists Closer to Explaining Mars Methane Mystery  | url =https://mars.nasa.gov/news/8976/first-you-see-it-then-you-dont-scientists-closer-to-explaining-mars-methane-mystery/| site = NASA - MARS 2020|date=29 juin 2021}}.</ref> ?

== Références ==
{{Références}}

=== Bibliographie ===
* {{Ouvrage|id=Ulivi2014 |langue=en |prénom1=Paolo |nom1=Ulivi |prénom2=David M. |nom2=Harland |titre=Robotic exploration of the solar system |sous-titre={{nobr|Part 4}} : the Modern Era 2004-2013 |éditeur=Springer Praxis |année=2014 |pages totales=567 |isbn=978-1-4614-4811-2}}
* {{ouvrage|lang=en |id=KitOrb |auteur=[[Agence spatiale européenne]] |titre=ExoMars mediakit |année=2016 |mois=mars |lire en ligne=http://exploration.esa.int/science-e/www/object/doc.cfm?fobjectid=57573 |format électronique=Pdf}}
{{commentaire biblio|Dossier de presse fourni par l'agence spatiale européenne pour le lancement.}}

== Voir aussi ==
{{autres projets|commons=Category:ExoMars Trace Gas Orbiter}}
=== Liens internes ===
* [[Atmosphère de Mars]]
* [[Exploration de Mars]]
* [[Centre spatial de Cannes - Mandelieu]]
* [[MAVEN]] Orbiteur de la NASA aux objectifs très proches
* [[Programme ExoMars|ExoMars]] Programme de l'ESA englobant trois missions martiennes dont ExoMars TGO
* [[Rover ExoMars]]
* [[Schiaparelli (engin spatial)|Schiaparelli]]

=== Liens externes ===
* {{en}} [http://astronomy2009.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=46475 Page dédiée à la mission sur le site de l'ESA]
* {{en}} [http://salmon.larc.nasa.gov/PDF_FILES/EXM-OM-IPA-ESA_EXM_Orbiter_E-PIP_i_1_rev_1_final.pdf Cahier des charges des expériences scientifiques embarquées (janvier 2010 ESA){{pdf}}]
* {{en}} [http://spaceflight101.com/exomars/trace-gas-orbiter/ Caractéristiques techniques détaillées sur le site spaceflight101.com]
* {{en}} [http://mepag.jpl.nasa.gov/meeting/sep-10/MEPAG_ExoMars_TGO_Payload_30_Sept_2010.pdf Sélection de la charge utile (septembre 2010){{pdf}}]
* {{en}} [http://exploration.esa.int/science-e/www/object/doc.cfm?fobjectid=47767 Présentation des missions du programme ExoMars par le constructeur Thales Alenia (septembre 2010)]
* {{en}} [http://marsprogram.jpl.nasa.gov/programmissions/missions/future/exomarstgo/ {{lang|en|NASA In 2016 ExoMars Orbiter}}], article sur le site de NASA [[Jet Propulsion Laboratory|JPL]]

{{Palette|Sondes spatiales martiennes|Agence spatiale européenne}}
{{Portail|astronautique|Mars|années 2010}}

[[Catégorie:Sonde spatiale]]
[[Catégorie:Programme ExoMars]]
[[Catégorie:Sonde spatiale de l'Agence spatiale européenne]]
[[Catégorie:Exploration de l'espace en 2016]]
[[Catégorie:Mars 2016]]