Sonde spatiale

La sonde Ulysses en préparation avant son lancement.

Une sonde spatiale est un véhicule spatial sans équipage lancé dans l'espace pour étudier à plus ou moins grande distance différents objets célestes : le Soleil, les planètes, planètes naines et petits corps, leurs satellites, le milieu interplanétaire ou encore le milieu interstellaire. Une sonde spatiale se distingue des autres engins spatiaux non habités qui restent en orbite terrestre. Les sondes spatiales peuvent prendre un grand nombre de formes pour remplir leur mission : orbiteur placé en orbite autour du corps céleste observé, atterrisseur qui explore in situ le sol de la planète cible, impacteur, etc. Une sonde peut emporter des engins autonomes pour accroître son champ d'investigation : sous-satellite, impacteur, rover, ballon.

Une sonde spatiale est amenée à franchir de grandes distances et à fonctionner loin de la Terre et du Soleil, ce qui impose des équipements spécifiques. Elle doit disposer de suffisamment d'énergie pour fonctionner dans des régions où le rayonnement solaire ne fournit plus qu'une puissance limitée, disposer d'une grande autonomie de décision car l'éloignement du centre de contrôle ne permet plus aux opérateurs humains de réagir en temps réel aux événements, résoudre des problèmes de télécommunications rendus difficiles par les distances qui réduisent les débits et résister au rayonnement et à des températures extrêmes qui malmènent l'électronique embarquée et les mécanismes. Enfin parvenir à destination à un coût et dans des délais acceptables, la sonde spatiale est amenée à utiliser des méthodes sophistiquées de navigation et de propulsion : assistance gravitationnelle, aérofreinage, propulsion ionique.

Les premières sondes spatiales sont les sondes Luna lancées vers la Lune par l'Union soviétique en 1959. En 1961, l'Union soviétique lance Venera, la première sonde amenée à étudier une autre planète que la Terre, en l'occurrence Vénus. La Russie, qui était leader au début de l'ère spatiale n'a plus de rôle actif depuis 1988 et a laissé cette place aux États-Unis. L'Agence spatiale européenne (Mars Express, Venus Express, Rosetta, participation à la sonde Cassini-Huygens) et le Japon (Hayabusa, SELENE) occupent également une place croissante. Enfin, la Chine et l'Inde réalisent également depuis la fin des années 2000 des sondes spatiales. Pour pallier un coût de développement élevé (montant pouvant dépasser le milliard d'euros), la réalisation des sondes spatiales fait maintenant souvent l'objet d'une coopération internationale.

Définition

Une sonde spatiale est un véhicule spatial lancé sans équipage humain dont l'objectif est d'explorer un ou plusieurs corps célestes - planète, lune, comète, astéroïde - ou le milieu interplanétaire ou interstellaire. Sa charge utile est constituée d'instruments scientifiques de différente nature - caméras fonctionnant ou non en lumière visible, spectromètres, radiomètres, magnétomètres… - qui permettent de collecter in situ ou à distance des données transmises vers la Terre. Si dans son architecture générale une sonde spatiale est souvent proche d'un satellite artificiel en orbite autour de la Terre, plusieurs caractéristiques en font des engins particuliers :

• la distance entre les opérateurs au sol et l’engin qui impose à la fois une grande autonomie et un système de communication à la fois puissant et précis ;
• la complexité des tâches à enchaîner : atterrissage sur des objets célestes pourvus d'une atmosphère ou ayant une gravité très faible, pointage précis des instruments sur des cibles défilant à grande vitesse, collecte d'échantillons, procédures de sauvegarde en cas de défaillance ;
• la précision et la complexité de la navigation ;
• l'exposition aux rayons cosmiques ;
• la sophistication de l'instrumentation scientifique liée à la nécessité de minimiser la charge utile et aux performances exigées ;
• la faiblesse de l'énergie solaire disponible si la sonde est à destination des planètes externes ;
• des températures beaucoup plus extrêmes lorsque la sonde est envoyée vers les planètes extérieures ou en deçà de l'orbite de Mercure ;
• la durée de la mission qui peut débuter après un transit allant jusqu'à une dizaine d'années.

Conception d'une mission

Comme tout projet spatial, le développement puis la gestion opérationnelle d'une sonde spatiale est découpée en plusieurs phases dont les caractéristiques (entrants, livrables) sont communes aux différentes agences spatiales.

Les différentes phases d'un projet spatial selon le CNES

Phase	Intitulé	Objectifs	Livrable	Revue de fin de phase	Remarques
0	Identification des besoins	Identifier les besoins Rechercher les concepts Évaluer les coûts et délais		Revue de définition de mission
A	Faisabilité	Affiner les besoins Évaluer les concepts	Sélection d'une solution	Revue des exigences préliminaires
B	Définition préliminaire	Confirmer la faisabilité Réaliser une définition préliminaire		Revue des exigences système Revue des définitions préliminaires
C	Définition détaillée	Définition détaillée	Cahier des charges pour la fabrication	Revue critique de définition
D	Production / qualification au sol	Fabrication, tests	Livraison de l'engin spatial	Revue de qualification Revue d'acceptation
E	Utilisation	Vérifier l'aptitude opérationnelle, faire fonctionner l'engin		Revue d'aptitude opérationnelle Revue d'aptitude au vol Revue d'exploitation	Cette phase débute avec le lancement de la sonde spatiale
F	Retrait de service	Retirer du service opérationnel sans perturber l'environnement		Fin de vie

Sélection du projet

Les missions d'exploration du système solaire sont coûteuses et de ce fait rares (quelques missions par an toutes agences spatiales confondues) alors que les sujets d'étude se multiplient au fur et à mesure des avancées scientifiques. Le processus de sélection est donc sévère et très encadré. Les principales agences spatiales s'appuient pour déterminer leur stratégie d'exploration spatiale sur des documents produits par les principales autorités scientifiques. Pour la NASA c'est le Planetary Science Decadal Survey produit tous les dix ans tandis que l'Agence spatiale européenne a fait réaliser un document similaire pour son programme scientifique Cosmic Vision mis en place en 2004 pour les projets débouchant en 2015-2025. Le CNES français, bien que disposant d'un budget de recherche qui ne lui permet pas de réaliser des engins d'exploration du système solaire de manière autonome, procède de même. Dans ce cadre un appel à idées purement prospectif peut être lancé par l'agence spatiale suivi d'un appel à propositions (AO). Ce dernier débouche normalement sur la sélection puis le développement d'une mission. Il est lancé dans un cadre budgétaire préétabli. À la NASA cette ligne budgétaire pour un type de mission est disponible périodiquement comme dans le cas des New Frontiers ou Discovery qui permettent de développer respectivement 2 et 4/5 missions par décennie. L'ESA qui ne dispose que d'une fraction du budget de la NASA sélectionne des missions très longtemps avant leur lancement. La date de lancement est souvent repoussée pour faire face aux contraintes budgétaires. Les équipes qui répondent aux appels d'offres comprennent des ingénieurs et des scientifiques. Ils soumettent des propositions détaillant à la fois les objectifs scientifiques, les caractéristiques techniques et les aspects financiers. Le choix est effectué par des comités scientifiques qui tiennent compte de la stratégie scientifique à long terme fixée par les documents produits par les autorités académiques au début de ce processus.

Types de mission d'exploration

La méthode d'exploration retenue pour une sonde spatiale est déterminée essentiellement par les objectifs scientifiques poursuivis et les contraintes de coût. S'il s'agit par exemple de la première étude d'une planète, l'idéal est de placer la sonde spatiale en orbite autour de celle-ci pour effectuer des observations sur l'ensemble de la planète sur de longues durées. Mais la mise en orbite nécessite d'ajouter une propulsion chargée du freinage ce qui représente un coût majeur. Pour cette raison on peut choisir d'effectuer un simple survol de l'objectif en optimisant la trajectoire pour que les instruments scientifiques recueillent le maximum de données. Enfin le choix d'une méthode d'exploration est conditionné par le niveau d'expertise de la nation ou du groupe de nations qui développe la sonde spatiale. Le niveau de difficulté le plus bas est le survol d'une planète interne du système solaire. La dépose d'un rover en partie autonome sur la planète Mars, caractérisée par une forte gravité et une atmosphère, n'a été réalisée en 2013 que par la NASA.

En fonction de la méthode d'exploration utilisée on peut ranger les sondes spatiales dans 9 grandes catégories. Certaines sondes spatiales se rattachent à plusieurs catégories à la fois par exemple lorsqu'elles combinent un orbiteur et un atterrisseur (Viking).

Sonde effectuant un survol

Les sondes spatiales peuvent être conçues pour effectuer un simple survol de l'objet céleste à étudier. Dans les cas les plus simples ces sondes doivent seulement être placées sur une trajectoire précise au départ de la Terre pour réaliser leurs missions au prix de quelques petites corrections au cours du transit. Les premières sondes interplanétaires comme Mariner 4 étaient de ce type. Les objectifs qui peuvent être atteints par ce type de mission sont toutefois limités : le temps d'observation est très bref car la sonde effectue son survol à une vitesse de plusieurs km/s, souvent seule une face du corps céleste est visible au moment du survol et les conditions d'éclairage ne sont pas optimales. Cette méthode d'observation peut être la seule envisageable pour les objets célestes les plus lointains (survol de Pluton par New Horizons). Elle est également employée pour des missions sophistiquées de reconnaissance dont l'objectif est d'enchaîner l'étude de plusieurs planètes ou lunes (sondes Voyager). Enfin ce peut être le seul moyen d'étudier les objets mineurs - comètes et astéroïdes - dont la vitesse relative est trop importante pour permettre une mise en orbite (mission Stardust).

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  La sonde Vega.
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  Maquette des sondes Voyager.
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  La sonde New Horizons

Orbiteur

Un orbiteur est une sonde spatiale qui, après avoir transité jusqu'à son objectif, se met en orbite autour du corps céleste à étudier. Il s'agit de la deuxième grande catégorie des sondes spatiales avec celles effectuant un survol. Pour pouvoir se mettre en orbite, la sonde spatiale doit réduire fortement sa vitesse à son arrivée à proximité de son objectif. Les ergols utilisés pour cette opération de freinage peuvent représenter une fraction importante de la masse totale de l'engin (typiquement environ 50 % pour Mars). L'orbiteur permet d'effectuer des observations régulières de la quasi-totalité de la surface du corps céleste durant plusieurs années. L'orbiteur est l'étape qui suit logiquement l'envoi d'une sonde effectuant un simple survol. L'orbite de la sonde spatiale est choisie en fonction des objectifs poursuivis mais également de contraintes de masse. Les missions ayant un budget contraint comme Mars Express choisiront une orbite elliptique moins efficace mais moins coûteuse en ergols qu'une orbite basse circulaire retenue pour la majorité des orbiteurs martiens de la NASA.

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  La sonde jovienne Galileo.
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  La sonde Cassini-Huygens.
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  La sonde Juno.

Sonde atmosphérique

Une sonde atmosphérique est une sonde spatiale qui traverse l'atmosphère d'une planète pour l'étudier. Sa mission est relativement brève puisqu'elle dure généralement le temps de sa descente (non propulsée) jusqu'au sol. Durant cette phase, elle n'a besoin que d'une quantité d'énergie limitée et elle tire donc celle-ci de batteries. La sonde atmosphérique est généralement transportée jusqu'à la planète explorée par un vaisseau mère. La planète Vénus a été en particulier étudiée par cette méthode avec la série des sondes soviétiques du programme Venera. D'autres sondes atmosphériques remarquables sont Huygens qui a étudié l'atmosphère de Titan, la sonde atmosphérique de Galileo qui a plongé dans les couches supérieures de la planète géante gazeuse Jupiter. L'atmosphère très épaisse de Vénus a permis la mise en œuvre des ballons du programme Vega soviétique qui ont pu transmettre des données durant plusieurs dizaines d'heures.

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  La sonde atmosphérique de Galileo.
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  Les sondes atmosphériques de Pioneer Venus
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  La sonde Huygens.

Atterrisseur

Un atterrisseur est un type d'engin spatial conçu pour survivre à l'atterrissage sur le sol d'une planète ou d'une lune et collecter ensuite à l'aide de ses instruments scientifiques des données sur la surface qui sont transmises vers la Terre directement ou indirectement (via un autre engin spatial en orbite). La Lune et la planète Mars ont été en particulier explorées par des engins spatiaux de ce type avec par exemple les sondes du programme Surveyor les deux sondes du programme Viking ou l'atterrisseur Phoenix. L'atterrissage en douceur est la principale difficulté à laquelle doivent faire face les concepteurs de ce type d'engin. L'utilisation d'un parachute, mis en œuvre par exemple par Huygens sur Titan, nécessite la présence d'une atmosphère suffisamment épaisse et ne convient donc pas sur Mars. D'une masse et d'un coût réduits par rapport aux autres méthodes, le parachute ne permet pas un atterrissage complètement contrôlé. Pour se poser sur les corps célestes dépourvus d'atmosphère il faut avoir recours à des moteurs-fusées qui réduisent progressivement la vitesse de l'engin spatial. Ceux-ci nécessitent toutefois l'emport d'une grande quantité de carburant. Pour Mars, la NASA a développé des techniques particulières d'atterrissage : les coussins gonflables mis en œuvre pour la première fois par Mars Pathfinder et un système très sophistiqué de dépose au sol par un étage faisant office de « grue volante » mis en œuvre en 2012 par la sonde Mars Science Laboratory.

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  Surveyor (Lune).
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  Mars 3
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  Atterrisseur Viking.

Rover / astromobile

Un astromobile ou rover après s'être posé sur le sol d'un corps céleste, se déplace pour réaliser des études in situ en différents points présentant un intérêt scientifique. Il peut emporter de véritables petits laboratoires pour analyser les échantillons recueillis comme Mars Science Laboratory. Son énergie peut être produite par des panneaux solaires ou des RTG (générateur électrique nucléaire). Il est télécommandé si l'éloignement n'est pas trop important (Lune). Cependant la distance est trop grande pour les rovers martiens, impliquant des délais de communication importants. Ceux-ci disposent donc d'une certaine autonomie pour leurs déplacements qui repose sur des programmes d'analyse du terrain. Les déplacements sur une journée ne dépassent toutefois pas une centaine de mètres. La Lune et Mars sont à l'heure actuelle les deux seuls corps où des rovers ont été envoyés.

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  Le rover lunaire soviétique Lunokhod.
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  Le rover MER Spirit.
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  Le rover Curiosity.

Aérobot

Un aérobot (contraction d'aéronef-robot) est une sonde planétaire de type aéronef. Jusqu'à présent souvent été de type aérostat, ils peuvent aussi être de type aérodyne ou aérogire comme les futures sondes spatiales de type nouveau : "Dragonfly" et "Mars Helicopter Scout".
En terme technique, c'est un véhicule robotique aéronautique d'exploration planétaire, ou bien un aéronef autonome d'exploration planétaire.

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  Un technicien sur un modèle aérogire durant la phase de test dans une chambre à vide au JPL, dans le cadre du projet de vol du mini-hélicoptère Ingenuity (a volé sur mars le 19/04/21).
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  Montgolfière transportant des instruments étudiant l'atmosphère de Titan proposée dans le cadre du projet Titan Saturn System Mission.
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  ARES projet de planeur volant dans l'atmosphère de Mars étudié dans le cadre du programme Mars Scout (vue d'artiste).

Mission de retour d'échantillons

Une mission de retour d'échantillon a pour objectif de ramener sur Terre à des fins d'analyses des échantillons d'un autre corps céleste — planète, comète, astéroïde — ou des particules interplanétaires ou interstellaires. Comparé à une étude réalisée sur place par les instruments d'un robot comme le rover martien Curiosity, le retour d'un échantillon de sol sur Terre permet d'effectuer des analyses avec une précision beaucoup plus importante, de manipuler l'échantillon et de modifier les conditions expérimentales au fur et à mesure des progrès de la technologie et de la connaissance. Ce type de mission comporte des difficultés importantes : il faut selon la cible capturer des particules circulant à plusieurs km/s, réaliser un atterrissage automatique sur un corps pratiquement dépourvu de gravité ou au contraire pouvoir atterrir et redécoller depuis un puits de gravité important, et dans tous les cas effectuer une rentrée dans l'atmosphère terrestre à grande vitesse et avec une grande précision. Le retour sur Terre d'échantillons de sol martien qui constitue en 2016 l'un des objectifs les plus importants pour l'étude du système solaire, n'a toujours pas été concrétisé pour des raisons à la fois financière et technologique.

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  Maquette de l'atterrisseur lunaire Luna 16 avec son système de collecte et au sommet la fusée/capsule chargée du retour sur Terre.
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  Collecteur de particules de vent solaire de Genesis
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  Collecteur de grains de poussière de la queue de comète constitué de blocs d'aérogel embarqués sur Stardust.

Pénétrateur

Un pénétrateur est un petit engin spatial conçu pour pénétrer dans le sol d'un corps céleste (planète, lune, astéroïde ou comète) à grande vitesse en subissant une décélération de plusieurs centaines de g. Les informations recueillies par les instruments scientifiques embarqués sont de manière classique transmises par un petit émetteur au vaisseau mère en orbite qui le retransmet à son tour vers les stations sur Terre. Le concept du pénétrateur permet d'éviter l'emport de parachutes et de fusées nécessaires à un atterrissage en douceur et d'alléger ainsi de manière importante la masse de l'atterrisseur. Mais celui-ci doit pouvoir résister à l'impact ce qui crée en retour de nombreuses contraintes sur sa masse, sa structure et la conception de sa charge utile. Plusieurs projets de pénétrateurs n'ont pas dépassé la phase d'étude et, en 2013, seules deux missions ont mis en œuvre des pénétrateurs sans résultats du fait de la perte des vaisseaux mères : deux pénétrateurs Deep Space 2 étaient embarqués à bord de Mars Polar Lander et deux autres à bord de Mars 96.

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  Pénétrateur Deep Space 2.
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  Pénétrateur Mars 96.

Satellites de télécommunications

Un satellite de télécommunications est chargé de relayer les communications entre la surface d'un corps céleste où se trouve un atterrisseur ou un rover et la Terre. Ces engins ont jusqu'à présent toujours été des orbiteurs ayant par ailleurs leurs propres objectifs scientifiques tels que 2001 Mars Odyssey ou Mars Reconnaissance Orbiter. Certaines sondes spatiales relèvent de plusieurs catégories comme les sondes Viking qui comportent à la fois un atterrisseur et un orbiteur.

Démonstrateur technologique

Un démonstrateur technologique est un engin spatial dont l'objectif est de valider une nouvelle technique. Par exemple Deep Space 1 dont l'objectif principal était de valider l'utilisation de la propulsion ionique pour les missions interplanétaires.

Énergie

Pour fonctionner, une sonde spatiale a besoin de disposer en permanence d'énergie. Les engins développés récemment doivent disposer d'une puissance électrique comprise entre 300 et 2 500 watts pour alimenter les ordinateurs embarqués, l'émetteur-récepteur radio, les moteurs, les instruments scientifiques, les radiateurs ainsi que de nombreux autres équipements. Il n'existe que trois sources possibles d'énergie pour un engin spatial interplanétaire : les panneaux solaires, les RTG seules solutions pour les planètes externes trop éloignées du Soleil et les batteries. Ces dernières peuvent être une source d'énergie chargée avant le lancement ou être utilisées comme un système de stockage temporaire de l'énergie produite par les panneaux solaires permettant de faire face par exemple à des périodes d'éclipse.

Panneaux solaires

Un des deux ensembles de panneaux solaires fournissant l'énergie de la sonde spatiale Juno.

Les panneaux solaires sont formés d'un ensemble de cellules photovoltaïques qui chacune transforme l'énergie solaire par effet photoélectrique en courant électrique continu. Chaque cellule solaire est constituée d'un matériau semi-conducteur connecté avec des liaisons électriques. Plusieurs types de matériaux peuvent être utilisés tels que le silicium ou le GaAs plus efficace mais plus coûteux. Les cellules les plus performantes sont constituées de plusieurs couches très minces de matériaux semi-conducteurs, capables chacune de convertir une large partie du spectre de l'énergie solaire, qui permettent d'atteindre, combinés avec d'autres dispositifs, un rendement de 47 % (47 % de l'énergie du Soleil est transformé en courant électrique). Le rendement des cellules solaires des premiers satellites des années 1960 était de 6 %. En connectant les cellules solaires en série (le pôle positif d'une cellule est connecté au pôle négatif d'une autre cellule) on augmente la tension du courant produit, tandis qu'en les connectant en parallèle (tous les pôles positifs sont connectés ensemble et tous les pôles négatifs sont connectés ensemble) on augmente l'intensité du courant. Le panneau solaire sert de support physique aux cellules solaires, comporte les circuits électriques reliant les cellules entre elles et maintient les cellules dans une plage de température acceptable. Plusieurs panneaux solaires peuvent être reliés entre eux pour former une « aile ». Généralement les panneaux solaires sont articulés et leur orientation peut être modifiée avec un ou deux degrés de liberté. Généralement en modifiant en permanence l'inclinaison des panneaux solaires, on cherche à obtenir selon le cas le maximum d'énergie si on fait en sorte que les rayons solaires frappent à la perpendiculaire le panneau. Mais cette facilité peut être également utilisée pour diminuer l'angle d'incidence des rayons solaires afin de limiter la montée en température ou adapter la production de courant à une demande plus faible (l'énergie électrique produite décroit comme le cosinus de l'angle d'incidence des rayons solaires). Sur une sonde spinnée^[pas clair], les panneaux solaires tapissent le corps de forme cylindrique et la moitié est à l'ombre tandis que la majorité des cellules ne reçoivent pas le Soleil sous un angle optimal.

Au niveau de l'orbite terrestre, l'énergie électrique théoriquement disponible est de 1,371 W/m² dont 50 % peut être transformé en énergie électrique avec les cellules solaires les plus avancées. Abondante au niveau des planètes intérieures, la quantité d'énergie disponible est inversement proportionnelle au carré de la distance au Soleil. C'est ainsi qu'une sonde comme Juno envoyée en orbite autour de Jupiter cinq fois plus éloignée du Soleil que la Terre reçoit 25 (5×5) fois moins d'énergie solaire qu'au niveau de la Terre. La NASA a néanmoins choisi d'équiper cette sonde avec des panneaux solaires qui grâce à leur surface (45 m² de cellules solaires) et leur technologie avancée parviennent dans ces conditions à fournir 428 watts (et 15 kW au niveau de l'orbite terrestre). Mais à cette distance du Soleil le recours au RTG est plus fréquent.

Les performances des panneaux solaires d'une sonde spatiale se dégradent sous l'action de plusieurs phénomènes. L'énergie reçue par le panneau solaire qui n'est pas convertie en énergie électrique est en partie réfléchie et en partie convertie en chaleur ce qui augmente la température des cellules. Lorsque sa température augmente la cellule solaire produit un courant de plus fort voltage mais l'ampérage diminue ainsi que la puissance produite (W=V×I). Cette diminution de la performance globale est de 1 % par degré Celsius pour les cellules en silicium et de 0,5 % pour les cellules en GaAs. Par ailleurs, quelques centaines d'heures après son déploiement, la performance d'un panneau solaire diminue de 1 % du fait des changements chimiques générés par la lumière. Enfin le facteur qui produit le plus de dommage, est l'action des particules énergétiques produites par le vent solaire ou les tempêtes solaires qui endommagent progressivement la structure cristalline. C'est ainsi que les panneaux solaires de la sonde Magellan, placée en orbite autour de Vénus, ont perdu les deux tiers de leur capacité au cours de leur vie opérationnelle. Cette dégradation progressive est prise en compte dans le dimensionnement des panneaux solaires au moment de la conception de la sonde spatiale.

Source d'énergie primaire de quelques sondes spatiales

Sonde spatiale	Destination	Date lancement	Source énergie primaire	Puissance	Autres caractéristiques	Remarques
Cassini	Saturne	1997	3 × générateurs à radioisotope	885 watts
Huygens	Titan	1997	Batteries Li SO2	1 600 watts-heures	Durée de vie opérationnelle quelques heures	Vaisseau mère : Cassini
Mars Global Surveyor	Mars	1996	Panneaux solaires Si GaAs	1 000 watts	Orientable avec 2 degrés de liberté
MESSENGER	Mercure	2004	Panneaux solaires AsGa / Ge	450 watts	Orientable avec 1 degré de liberté 70 % de la surface des panneaux solaires recouverts de réflecteurs
Juno	Jupiter	2011	Panneaux solaires	450 watts	Panneau fixe, surface des cellules : 45 m2

Générateur thermoélectrique à radioisotope

RTG de .New Horizons.

Lorsque l'énergie solaire devient trop faible du fait de l'éloignement du Soleil un ou plusieurs générateur thermoélectrique à radioisotope remplace les panneaux solaires pour la production d'électricité. Ce générateur électrique produit de l'électricité à partir de la chaleur dégagée par la désintégration radioactive de matériaux riches en un ou plusieurs radioisotopes, généralement du plutonium 238 sous forme de dioxyde de plutonium ²³⁸PuO₂. La chaleur est convertie en électricité par l'intermédiaire de thermocouples. L'efficacité énergétique est réduite : moins de 10 % de la chaleur produite est convertie en électricité et le reste doit être évacuée par des radiateurs. Pour améliorer ces performances, les recherches actuelles s'orientent vers des convertisseurs thermoïoniques et des générateurs Stirling à radioisotope, qui pourraient multiplier le rendement global par quatre mais imposeraient des pièces mécaniques en mouvement susceptibles de se bloquer avec le temps. Le générateur thermoélectrique à radioisotope est particulièrement bien adapté à la production d'une alimentation électrique stable, sur une longue durée requise pour les instruments embarqués dans les sondes interplanétaires. Ainsi, le générateur embarqué sur la sonde New Horizons est capable de fournir une alimentation électrique stable de 200 W sur plus de 50 ans. Cependant la présence de plutonium 238 dans un engin susceptible d'être victime d'un échec du lanceur, suscite de fortes craintes dans une partie de l'opinion publique malgré des dispositifs de protection (blindage) qui se sont révélés en pratique efficaces.

Les sondes spatiales lancées vers Jupiter ou au-delà comme Voyager 1, Cassini ou New Horizons utilisent pour leur alimentation électrique des générateurs thermoélectriques à radioisotope. Toutefois, grâce aux rendements croissants des cellules solaires, les deux dernières sondes spatiales développées pour l'exploration de Jupiter - Juno et JUICE ont recours à des panneaux solaires qui sont toutefois de très grande taille (60 m² pour Juno). Ces générateurs ont été également utilisés sur deux engins lancés vers la surface de Mars - Viking 1 et 2 et le rover Curiosity car ils permettent de s'affranchir du cycle jour/nuit et sont insensibles aux dépôts de poussière. Les générateurs fournissent des puissances modestes : 100 W (45 kg) pour Curiosity, 300 W (~56 kg) pour les sondes spatiales américaines en service au début du XXI^e siècle. Pour répondre à leur besoins électriques certaines sondes embarquent jusqu'à trois générateurs (Cassini, Voyager).

Propulsion

Tuyères de la propulsion principale de l'orbiteur Cassini.

Pour remplir sa mission, la sonde spatiale a besoin d'un système de propulsion. Celui-ci peut remplir plusieurs rôles qui dépendent des objectifs de la mission et de certains choix d'architecture de la sonde spatiale :

• Mise en orbite autour de la planète à étudier (orbiteur) ;
• Corrections de trajectoire ;
• Désaturation des roues de réaction si la sonde spatiale a recours à ce système pour contrôler son orientation ;
• Contrôle de l'orientation en l'absence de roues de réaction ;
• Contrôle du vecteur vitesse lorsque la propulsion principale est utilisée.

Ces différents types d'utilisations nécessitent des propulseurs aux caractéristiques très différentes (poussée, nombre de mises à feu, durée). Aussi la sonde spatiale dispose généralement de plusieurs types de propulseurs pour faire face à ces besoins. De manière relativement classique, une sonde spatiale comporte un moteur-fusée principal d'une poussée de plusieurs centaines de newtons pour la mise en orbite, des grappes de petits propulseurs dont la poussée va de quelques dixièmes à quelques N. pour le contrôle d'orientation et des propulseurs de quelques dizaines de newtons pour les corrections de trajectoire ou d'orbite.

Il s'agit généralement de moteurs à ergols liquides monoergol brûlant de l'hydrazine ou biergols (généralement hydrazine + peroxyde d'hydrogène) qui présentent l'avantage d'être stockables sur de longues durées et d'être hypergoliques (de brûler spontanément sans dispositif de mise à feu). Ces ergols sont généralement mis sous pression par de l'hélium lui-même stocké dans des réservoirs sous haute pression. On trouve également plus rarement des petits propulseurs à gaz froid (utilisés pour éviter une pollution des instruments ou des échantillons recueillis, des moteurs ioniques (démonstrateur Deep Space 1, Dawn) qui nécessitent une architecture de mission adaptée et des moteurs à propergols solides (pour l'insertion en orbite) utilisés au début de l'ère spatiale (atterrisseurs lunaires du programme Surveyor).

Systèmes de propulsion, caractéristiques et domaines d'utilisation

Type propulsion	Utilisation			Poussée	Impulsion spécifique	Autre caractéristique
	Insertion en orbite	Correction trajectoire correction d'orbite	Contrôle d'attitude
Propulseur à gaz froid			X	0,05–20 N.	50-170
Propergol solide	X			50- N.	280-310	Utilisable une seule fois
Propulsion à ergols liquides
Monoergol hydrazine catalytique		X	X	220–240 N.	0,5-2500
Monoergol hydrazine à surchauffe		X	X	280–300 N.	0,05-0,5
Diergol (monométhylhydrazine et peroxyde d'azote)	X	X	X	220–240 N.	5-500
Diergol (hydrazine et peroxyde d'azote)	X	X	X	280–340 N.	5-500

Télécommunications

Antenne grand gain de l'orbiteur martien MAVEN.

Le système de télécommunications d'une sonde spatiale est chargé des échanges de données entre celle-ci et les stations à Terre. Ceux-ci comprennent dans le sens sonde spatiale - Terre (downlink) les données télémétriques fournies périodiquement qui permettent de surveiller l'état de l'engin spatial ainsi que les données recueillies par les instruments scientifiques qui concrétisent les résultats de la mission. Dans le sens Terre - sonde spatiale (uplink) transitent les instructions données à la sonde ainsi que d'éventuelles mises à jour logicielles. Les caractéristiques du système de télécommunications dépendent de la distance entre la sonde spatiale et la Terre, de la quantité d'énergie disponible, de la masse de la sonde. Le composant le plus visible du système est l'antenne parabolique grand gain. Plus le diamètre de cette antenne est élevé, plus le faisceau radio émis peut être concentré et le débit est important, ce qui est vital lorsque la distance avec la Terre entraîne une forte baisse du débit. L'antenne peut être fixe ou orientable pour permettre de la pointer vers la Terre de manière indépendante de l'orientation retenue pour la sonde souvent contrainte par la direction du Soleil (production d'énergie) ou par rapport à l'objet étudié (caméras…).

Pour que la liaison radio fonctionne, il faut que le faisceau radio émis par l'antenne grand gain soit pointé précisément vers la Terre. La sonde spatiale dispose toujours par ailleurs d'antennes à faible gain omnidirectionnelles qui ne permettent qu'un débit de données très faible mais ne nécessitent aucun pointage. Ces antennes sont mises en œuvre à faible distance de la Terre mais elles permettent surtout de maintenir la liaison radio en cas d'échec de problème de pointage de l'antenne grand gain, par exemple lorsque la sonde spatiale ne parvient plus à maintenir son orientation à la suite d'une défaillance de son calculateur ou de son système de contrôle d'attitude. Il existe également des antennes aux caractéristiques intermédiaires dites moyen gain qui émettent un faisceau large de 20 à 30° avec des débits moyens. L'émetteur radio émet en bande S, X ou Ka.

Instruments scientifiques

La raison d'être des sondes interplanétaires est d'effectuer des investigations scientifiques. Celles-ci nécessitent l'emport d'instruments scientifiques qui constituent la charge utile de la sonde.

Analyse du rayonnement électromagnétique au cœur de l'instrumentation scientifique

Spectre électromagnétique continu.

Exemple de spectre présentant des raies d'émission.

Exemple de spectre présentant des raies d'absorption.

La majorité des instruments scientifiques embarqués à bord d'une sonde spatiale, en particulier à bord d'un orbiteur, repose sur l'analyse du rayonnement électromagnétique émis par les objets observés. Ces instruments sont par exemple les caméras, spectromètres, et radars. Ils exploitent le fait que la matière dans tous ses états (gaz, solide…) émet des rayonnements qui constituent une signature permettant d'identifier et de quantifier ses composants (molécules ou à défaut type d'atome). En effet l'espace est en permanence traversé par le rayonnement électromagnétique produit par les objets célestes (étoiles, planètes) mais également résultant d'événements passés (explosion d'étoile, Big Bang…). Ce rayonnement est plus ou moins énergétique (des ondes radio les moins énergétiques aux rayons gamma en passant par le rayonnement micro-ondes, infrarouge, la lumière visible, l'ultraviolet et les rayons X) selon le phénomène qui lui a donné naissance. La matière interagit avec ce rayonnement : selon la longueur d'onde du rayonnement incident elle peut absorber ce rayonnement (raies d'absorption) ou elle peut le réémettre avec une intensité plus forte dans d'autres longueurs d'onde (raies d'émission). Le phénomène de la fluorescence dans laquelle un matériau est frappé par un rayonnement non visible et réémet dans le rayonnement visible est le cas le plus vulgarisé.

Méthodes d'observation

Les instruments sont rangés dans 4 grandes catégories en fonction de la méthode d'observation utilisée :

• Télédétection / observation directe
  • La télédétection est l'observation d'un objet à distance. Les caméras permettent d'obtenir par cette méthode une image d'un objet lointain et un spectromètre mesure les longueurs d'onde du rayonnement émis par cet objet.
  • L'observation directe ou in situ est la mesure de phénomènes au contact des capteurs de l'instrument : un magnétomètre mesure le champ magnétique au voisinage immédiat de l'instrument et un détecteur de poussières mesure les particules qui viennent frapper directement son capteur.
• Instrument passif / actif

Les instruments qui effectuent des observations directes comme ceux qui fonctionnent par télédétection sont soit passifs soit actifs.

• • Un instrument actif utilise de l'énergie pour sonder un objet : c'est par exemple le cas d'un radar qui émet des ondes radio qui sont réfléchies par l'objet étudié, ces ondes étant alors analysées. C'est également le cas du spectromètre à rayons X à particule alpha qui émet des particules de grande énergie à partir d'une source radioactive. Ces dernières viennent frapper l'objet mis à son contact (une roche) et l'instrument analyse les rayons X renvoyés par l'objet.
  • Un instrument passif se contente d'observer ce qui est déjà là sans fournir d'énergie pour sonder l'objet. C'est le cas d'une caméra sauf si un spot lumineux vient éclairer l'objet (cas de la caméra embarquée sur Huygens).

Catégories d'instruments scientifiques

Caméras et télescopes…

Caméra haute résolution HiRISE de l'orbiteur martien MRO.

Spectromètre de masse

SAM embarqué sur le rover Curiosity est le spectromètre de masse le plus sophistiqué embarqué jusque-là sur une sonde spatiale.

Certaines molécules, comme l'azote ou l'argon interagissent peu avec le rayonnement électromagnétique. Les molécules lourdes au contraire interagissent de manière complexe avec des émissions réparties sur toute la bande spectrale ce qui rend difficile leur interprétation et l'identification de la molécule d'origine. Le spectromètre de masse est un instrument utilisé pour identifier et quantifier les molécules de ce type. C'est un instrument qui est également bien adapté aux cas où la densité des molécules est faible. Le spectromètre de masse fonctionne au contact de la matière utilisée, ce qui limite son utilisation aux sondes atmosphériques et aux engins qui se posent à la surface des objets célestes étudiés (atterrisseur, rover). Son fonctionnement repose sur la mesure de la masse des molécules. Différentes techniques peuvent être utilisées. Après avoir été ionisé, le matériau à analyser passe dans un détecteur qui peut être un analyseur quadripolaire (analyse de la trajectoire dans un champ magnétique) ou un système de mesure de vitesse, etc.

Sondes spatiales ayant donné lieu à des premières technologiques ou scientifiques

Le tableau récapitulatif ci-dessous est une synthèse des missions de sondes spatiales ayant abouti à une avancée majeure sur le plan technique ou scientifique.

Mission	Lancement	Type	Destination principale	Principales réalisations
Luna 2 ou Lunik 2	1959		Lune	Premier objet artificiel entré en collision avec un autre corps du Système solaire.
Pioneer 1	1958		Espace interplanétaire	Première sonde spatiale américaine ayant réussi sa mission
Luna 3	1959	Orbiteur	Lune	Première sonde spatiale soviétique ayant réussi sa mission Premières photos de la face cachée de la Lune.
Mariner 2	1962	Survol	Vénus	Première sonde spatiale stabilisée trois axes Premier survol réussi de Vénus.
Mariner 4	1964	Survol	Mars	Premier survol réussi de Mars.
Luna 9	1966	Atterrisseur	Lune	Premier atterrissage en douceur sur un autre corps céleste.
Venera 7	1970	Orbiteur	Vénus	Premier atterrissage en douceur sur le sol de Vénus.
Luna 16	1970	Retour d'échantillon	Lune	Première mission de retour d'échantillon
Luna 17	1970	Rover	Lune	Premier rover télécommandé sur le sol d'un autre corps céleste
Mars 3	1971	Atterrisseur	Mars	Premier atterrissage en douceur d'une sonde spatiale sur Mars
Mariner 10	1973	Survol	Mercure	Premier survol réussi de Mercure. Première utilisation de l'assistance gravitationnelle d'une planète pour modifier la vitesse et la trajectoire d'une sonde spatiale.
Pioneer 10	1972	Survol	Planètes externes	Première traversée de la ceinture d'astéroïdes Premier survol de Jupiter Première utilisation d'un générateur thermoélectrique à radioisotope
Pioneer 11	1973	Survol	Planètes externes	Premier survol de Saturne
Viking 1 et 2	1975	Atterrisseur	Mars	Première analyse détaillée in situ du sol martien Première mise en œuvre d'une technique d'atterrissage contrôlée et de précision
Voyager 1 et 2	1977	Survol	Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune (Voyager 2)	Première observation des anneaux de Jupiter Découverte du volcanisme d'Io Découverte de la structure de la surface d'Europe Composition de l'atmosphère de Titan Structure des anneaux de Saturne Premier survol de Titan (Voyager 1) Premier (et seul en 2016) survol de Uranus et Neptune (Voyager 2)
Vega 1 et 2	1984	Survol	Vénus	Première utilisation de ballons pour sonder l'atmosphère d'une autre planète
Giotto	1985	Survol	Comète de Halley	Premier survol du noyau d'une comète Première mission interplanétaire de l'Agence spatiale européenne
Galileo	1989	Orbiteur	Jupiter et ses satellites	Étude de l'atmosphère de Jupiter Étude du volcanisme de Io Première sonde atmosphérique dans l'atmosphère de Jupiter Premier survol d'un astéroïde Gaspra (1991)
Magellan	1989	Orbiteur	Vénus	Cartographie détaillée de la surface de Vénus avec une résolution élevée Première utilisation d'un radar à synthèse d'ouverture pour cartographier une planète
Hiten	1990	Démonstrateur technologique	Milieu interplanétaire	Première sonde à utiliser la technique d'aérofreinage
Mars Global Surveyor	1996	Orbiteur	Mars	Première utilisation de la technique de l'aérofreinage pour se placer en orbite autour d'une autre planète.
Cassini-Huygens	1997	Orbiteur	Saturne et Titan	Analyse des atmosphères de Titan et de Saturne Étude détaillée des satellites de Saturne Étude détaillée des anneaux de Saturne Huygens réalise la première analyse in situ de l'atmosphère de la lune Titan et effectue les premières photos de son sol.
Stardust	1999	Retour d'échantillon	Comète Wild	Premier retour d'échantillon d'une comète sur Terre (2011)
NEAR Shoemaker	2000	Orbiteur	Astéroïde Éros	Premier atterrissage en douceur sur un astéroïde
2001 Mars Odyssey	2001	Orbiteur	Mars	Découverte de grandes quantités d'eau sur Mars
Genesis	2001	Retour d'échantillon	Point de Lagrange L1 du système Soleil-Terre	Premier échantillon de vent solaire Première sonde spatiale ayant ramené un échantillon de la matière d'au-delà de la Lune.
Spirit	2003	Rover	Mars	Premier rover autonome sur le sol d'une autre planète.
Messenger	2004	Orbiteur	Mercure	Première mise en orbite autour de Mercure (2011)
Rosetta	2004	Orbiteur et Atterrisseur	Comète Tchourioumov-Guerassimenko	Première orbiteur autour d'une comète (2014) Premier atterrisseur sur le sol d'une comète
Deep Impact	2005	Survol	Comète Tempel 1	Première utilisation d'un impacteur pour analyser le sol d'un autre corps céleste.
Hayabusa	2005	Retour d'échantillon	Astéroïde Itokawa	Premier échantillon de sol d'un astéroïde ramené sur Terre
New Horizons	2006	Survol	Pluton et son satellite Charon	Premier survol de Pluton et de Charon (2015)
Phoenix	2007	Atterrisseur	Mars	Première analyse in situ du sol des pôles martiens
Chang'e 1	2007	Orbiteur	Lune	Orbiteur. Première sonde spatiale chinoise
Dawn	2011	Orbiteur	Astéroïdes Vesta et Cérès	Première sonde spatiale à étudier Cérès et Vesta Première utilisation de moteurs ioniques pour une mission scientifique interplanétaire Première sonde spatiale à s'insérer successivement autour de deux corps célestes Record capacité propulsion (delta-V > 10 km/s)
Chandrayaan-1	2008	Orbiteur	Lune	Orbiteur. Première sonde spatiale indienne
Juno	2011	Orbiteur	Jupiter	Première sonde spatiale à destination d'une planète externe utilisant des panneaux solaires
Mars Science Laboratory	2011	Rover	Mars	Recours à une technique d'atterrissage de grande précision Masse record d'instrumentation scientifique sur le sol d'une autre planète Première utilisation d'un RTG sur un rover
Chang'e 4	2018	Atterrisseur et rover	Lune	Premier atterrissage sur la face cachée de la Lune

Missions en cours ou en développement

Mission	Statut	Lancement	Destination	Type	Principales caractéristiques
Voyager 1	En cours	1977	Planètes géantes puis milieu interstellaire	Survol
Voyager 2	En cours	1977	Planètes géantes puis milieu interstellaire	Survol
2001 Mars Odyssey	En cours	2001	Mars	Orbiteur
Mars Express	En cours	2003	Mars	Orbiteur
Mars Reconnaissance Orbiter	En cours	2005	Mars	Orbiteur
New Horizons	En cours	2006	Pluton et ses lunes	Survol
Lunar Reconnaissance Orbiter	En cours	2009	Lune	Orbiteur
Akatsuki (PLANET C)	En cours	2010	Vénus	Orbiteur
Mars Science Laboratory	En cours	2011	Mars	Rover
Juno	En cours	2011	Jupiter	Orbiteur
MAVEN	En cours	2013	Mars	Orbiteur
Mars Orbiter Mission	En cours	2013	Mars	Orbiteur
Hayabusa 2	En cours	2014	Astéroïde Ryugu	Retour d'échantillon
ExoMars Trace Gas Orbiter	En cours	2016	Mars	Orbiteur
OSIRIS-REx	En cours	2016	Astéroïde Bénou	Retour d'échantillon
BepiColombo	En cours	2018	Mercure	Orbiteur
InSight	En cours	2018	Mars	Atterrisseur
Chang'e 4	En cours	2018	Lune	Atterrisseur et Rover
Chandrayaan-2	En cours	2019	Lune	Orbiteur, atterrisseur et Rover
EMM	En cours	2020	Mars	Orbiteur
Tianwen-1	En cours	2020	Mars	Orbiteur, atterrisseur et Rover
Mars 2020	En cours	2020	Mars	Rover
Chang'e 5	En cours	2020	Lune	Retour d'échantillon
En développement
Luna 25	En développement	2021	Lune	Atterrisseur
SLIM	En développement	2022	Lune	Atterrisseur
Zheng He	En développement	2022	Astéroïde	Retour d'échantillon
Rover ExoMars	En développement	2022	Mars	Rover
Mangalyaan 2	En développement	2022	Mars	Orbiteur
KPLO	En développement	2021	Lune	Orbiteur
JUICE	En développement	2022	Europe, Ganymède	Orbiteur
Chang'e 6	En développement	2023	Lune	Retour d'échantillon
MMX	En développement	2024	Mars	Retour d'échantillon
Europa Clipper	En développement	2023	Europe	Orbiteur
Dragonfly	En développement	2026	Titan	Aérobot
Comet Interceptor	En développement	2028	Comètes	Survol
Projets à l'étude
Shukrayaan-1	En projet	2024	Vénus	Orbiteur
Mars 2022 Orbiter	En projet	2022	Mars	Orbiteur	Satellite de télécommunications
MMX	En projet	2022	Phobos et Déimos	Orbiteur
Venera‑D	En projet	2024	Vénus	Orbiteur, Ballons et Atterrisseur
Mission de retour d'échantillons martiens	En projet	2030	Mars	Retour d'échantillon

Notes et références

Bibliographie

 : document utilisé comme source pour la rédaction de cet article.

Caractéristiques générales

• (en) Graham Swinerd, How spacraft fly : spaceflight without formulae, Springer Praxis, 2008, 272 p. (ISBN 978-0-387-76571-6)
• (en) Michel van Pelt, Space Invaders : how robotics spacecraft explore the solar system, Praxis, 2007, 312 p. (ISBN 978-0-387-33232-1)
• (en) Peter W. Fortescue, John Stark et Graham Swinerd, Spacecraft systems engineering, New York, J. Wiley, 2003, 678 p. (ISBN 978-0-470-85102-9 et 978-0-471-61951-2, OCLC 50479241)
• (en) Michael D Griffin et James R French, Space Vehicle Design 2^e édition, AIAA Education series, 2001, 665 p. (ISBN 978-1-56347-539-9)
• (en) George P Sutton et Oscar Biblarz, Rocket Propulsion Elements 8^e édition, Hoboken, N.J., Wiley, 2010, 768 p. (ISBN 978-0-470-08024-5, lire en ligne)
• (en) Dave Doody, Deep Space Craft : an overview of Interplenetary flight, Springer Praxis, 2009, 440 p. (ISBN 978-3-540-89509-1)
• (en) Andrew J. Ball, James R.C. Garry, Ralph D. Lorenz et Viktor V. Kerzhanovichl, Planetary Landers and entry Probes, Cambridge University Press, 2007 (ISBN 978-0-521-12958-9)
• (en) Miguel R. Aguirre, Introduction to Space Systems : Design and synthesis, Springer Space Technology Library, 2013, 482 p. (ISBN 978-1-4614-3757-4)
• Philippe Couillard, Lanceurs et satellites, Toulouse, Cépaduès, 2005, 246 p. (ISBN 2-85428-662-6)

Technologies

• (en) Strategic Missions and Advanced Concepts Office (JPL), Solar Power Technologies for Future Planetary Science Missions, NASA, 2017, 56 p. (lire en ligne)
• (en) NASA - DOE - DD, Energy Storage Technologies for Future Space Science Missions, NASA, 2017, 136 p. (lire en ligne)
• (en) NASA, Extending Exploration with Advanced Radioisotope Power Systems, NASA, 2005, 129 p. (lire en ligne)
• (en) Jet Propulsion Laboratory, Aerial Platforms for the Scientific Exploration of Venus, NASA, 2005, 25 p. (lire en ligne)

Navigation

• (en) Joseph Guinn, « Deep Space Mission Design and Navigation », NASA, juin 19
• (en) Werner Becker et al., « Autonomous Spacecraft Navigation With Pulsars », Acta Futura 7, vol. 2013,‎ 21 mai 2013, p. 11-28 (DOI 10.2420/AF07.2013.11, lire en ligne) — Principes généraux de la navigation utilisant des pulsars X
• (en) Jet Propulsion Laboratory, An Assessment of Aerocapture and Applications to Future Missions, NASA, 2016, 25 p. (lire en ligne)

Contrôle et planification des missions

• (en) Teck H. Choo, Alice F. Berman, Hari Nair, Lillian Nguyen, Joseph P. Skura et al., « SciBox: An Autonomous Constellation Management System », Johns Hopkins APL Technical Digest, vol. 33, n^o 4,‎ 2017, p. 314-322 (lire en ligne) — Un exemple de logiciel d'ordonnancement et de contrôle de mission SciBox.

Historique des missions

• (en) Asif A Siddiqui, Beyond Earth : a chronicle of deep space exploration, 1958–2018 (SP-2002-4524), NASA, 2018, 393 p. (ISBN 978-1-62683-042-4, lire en ligne)
• (en) Paolo Ulivi et David M Harland, Robotic Exploration of the Solar System Part 1 The Golden Age 1957-1982, Chichester, Springer Praxis, 2007, 534 p. (ISBN 978-0-387-49326-8)
  Description détaillée des missions (contexte, objectifs, description technique, déroulement, résultats) des sondes spatiales lancées entre 1957 et 1982.
• (en) Paolo Ulivi et David M Harland, Robotic Exploration of the Solar System Part 2 Hiatus and Renewal 1983-1996, Chichester, Springer Praxis, 2009, 535 p. (ISBN 978-0-387-78904-0)
  Description détaillée des missions (contexte, objectifs, description technique, déroulement, résultats) des sondes spatiales lancées entre 1983 et 1996.
• (en) Paolo Ulivi et David M Harland, Robotic Exploration of the Solar System Part 3 Wows and Woes 1997-2003, Springer Praxis, 2012, 529 p. (ISBN 978-0-387-09627-8)
  Description détaillée des missions (contexte, objectifs, description technique, déroulement, résultats) des sondes spatiales lancées entre 1997 et 2003.
• (en) Paolo Ulivi et David M. Harland, Robotic exploration of the solar system : Part 4 : the Modern Era 2004-2013, Springer Praxis, 2014, 567 p. (ISBN 978-1-4614-4811-2)
• (en) Roger Wiens, Red Rover, Basic Books, 2013, 256 p. (ISBN 978-0-465-05598-2)
  Historique du projet du rover Curiosity
• (en) Emily Lakdawalla, The Design and Engineering of Curiosity : How the Mars Rover Performs Its Job, Cham/Chichester, Springer, 2018 (ISBN 978-3-319-68144-3)
  Historique et caractéristiques du rover Curiosity
• (en) Rob Manning et William L. Simon, Mars Rover Curiosity : An Inside Account from Curiosity's Chief Engineer, Smithsonian Books, 2014, 240 p. (ISBN 978-1-58834-474-8, lire en ligne)
  Historique du projet du rover Curiosity

Voir aussi

Articles connexes

• Liste des sondes spatiales
• Exploration de Mars, de la Lune et de Vénus

Liens externes

• (en) Présentation pédagogique des principaux concepts d'une mission interplanétaire par le centre JPL de la NASA
• (en) Synthèse sur l'utilisation des panneaux solaires pour l'exploration des planètes externes[PDF]
• (en) Synthèse sur les projets de sonde interstellaire (2000)[PDF]
• (en) Etat des lieux : panneaux solaires et batteries (2015)[PDF]