Wikipédia:Sélection/Astronautique

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Colonisation de l'espace

Dessin d’artiste d’un habitat spatial en construction de type tore de Stanford.

La colonisation spatiale, aussi appelée installation dans l’espace ou humanisation de l’espace, est le concept scientifique d’habitation humaine permanente et auto-suffisante dans des lieux en dehors de la Terre. Elle est liée à la conquête de l’espace.

La colonisation de l’espace est le but à long terme de plusieurs agences spatiales, le directeur de la NASA, Michael Griffin, a identifié la colonisation de l’espace comme le but ultime des programmes spatiaux actuels. Les colonies spatiales pourront être situées sur des satellites naturels comme la Lune ou des planètes comme Mars, mais certains scientifiques pensent que les premières colonies seront aussi en orbite planétaire ou solaire. De nombreux autre projets ont également été étudiés par les scientifiques, depuis la colonisation des lunes de Jupiter jusqu’à la terraformation de certaines planètes, mais ceux-ci n’ont pas encore dépassé le stade théorique…

Deep Impact (sonde spatiale)

Photo prise au moment de l’impact.

Deep Impact est une sonde spatiale de la NASA, qui a pour but d’étudier la composition, en profondeur, de la comète Tempel 1. Le , l’impacteur embarqué avec la sonde a percuté la comète avec succès, ce qui provoqua un cratère d’environ 30 mètres de diamètre, ainsi que l’éjection de plusieurs tonnes de matériaux de son sous-sol.

Les précédentes missions ayant étudié des comètes, comme Giotto et Stardust, n’ont pu que photographier et étudier la surface des comètes qu’elles avaient pour cible. Deep Impact est la première mission qui a permis d’examiner l’intérieur d’une comète. Les scientifiques espèrent ainsi en apprendre plus sur la formation du système solaire, car les comètes en sont les résidus.

L’impacteur, autrement dit un projectile, a été envoyé par la sonde vers la comète pour qu’il vienne la percuter, et ainsi éjecter de la matière appartenant au noyau, ce qui a permis d’étudier celui-ci par spectroscopie. L’intérêt était à la fois d’étudier la composition des éjectats et le comportement de la comète et de sa structure au moment de l’impact.

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Débris spatial

Répartition des débris spatiaux selon la NASA.

Un débris spatial, dans le domaine de l’astronautique, est l’objet résiduaire d’une mission spatiale, se trouvant sur orbite. Le terme correspondant en anglais est space debris.

De nos jours, les satellites artificiels modifient la vie sur la Terre et l’y organisent : satellites de communication pour les échanges de sons et d’images, satellites météorologiques pour la prévision de temps, satellites de navigation pour le guidage précis de navires sur toutes les mers du monde, satellites scientifiques à missions hautement spécialisées, satellites militaires aux applications publiques ou secrètes multiples, etc.

Depuis Spoutnik 1, lancé le , plus de 5 000 engins ont été expédiés dans l’espace par les diverses nations de la planète. Il s’agit autant de satellites placés sur l’une ou l’autre orbite terrestre que de sondes qui ont quitté l’environnement immédiat de la Terre pour explorer la Lune ou les autres planètes. Lors de chacune de ces missions, un grand nombre de débris spatiaux sont générés.

Ces débris sont de différentes origines : citons d’abord les gros débris, ceux-ci peuvent provenir de morceaux du lanceur lui-même, ou d’objets perdus par les astronautes, ou encore de vieux satellites inutilisés, etc. Le catalogue du North American aerospace defense (NORAD) qui est sans doute le plus complet qui existe au monde, fait état de plus de 9 000 objets de plus de 10 cm en orbite autour de la Terre (en 2006). Si l’on s’intéresse maintenant aux débris plus petits, de l’ordre du centimètre, on arrive déjà à plus de 200 000 objets répertoriés et on dépasse le million pour des débris de type « particules » de l’ordre du millimètre. Les temps de vie de ces débris sont également très différents, de l’ordre d’un an, ou d’une dizaine d’années, ou même de siècles pour les orbites les plus hautes.

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Exploration de la planète Mars

Timbre soviétique montrant la sonde Mars 2.

L’exploration de la planète Mars a tenu, et tient encore, une place importante dans les programmes d’exploration spatiale des États-Unis, de la Russie (et avant elle, de l’URSS), de l’Union européenne et du Japon. Depuis le début des années 1960, près de quarante sondes, orbiteurs et atterrisseurs, ont été envoyées vers Mars, faisant d’elle la planète la mieux connue après la Terre. L’objectif de ces missions est de recueillir les données permettant de comprendre son histoire et de répondre à la question de la vie sur Mars. En outre, grâce à la planétologie comparée, ces informations apportent souvent des réponses capitales sur le passé, le présent et le futur de notre planète.

L’exploration d’une planète se fait en plusieurs étapes de difficulté croissante. Dans un premier temps, on cherche à survoler la planète pour prendre des clichés détaillés de sa surface. Ensuite, l’objectif est de placer une sonde en orbite afin d’étudier plus précisément sa surface et son atmosphère. La troisième étape consiste à poser un module d’atterrissage pour effectuer des études in situ. Les deux dernières étapes sont des missions de retour d’échantillon et d’exploration humaine. Dans le cas de Mars, le survol et la mise en orbite furent réalisées pour la première fois par les sondes Mariner 4 et Mariner 9 dans la deuxième moitié des années 1960. Mars 3 sera le premier atterrisseur à se poser à la surface de la « planète rouge » au début des années 1970. Aucune mission de retour d’échantillon n’a encore été réalisée.

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Fusée (astronautique)

Maquette d’Ariane 5 à la Cité de l’Espace de Toulouse.

Une fusée est un moyen de transport, propulsé par un moteur à réaction n’utilisant pas l’oxygène de l’air (on parle de propulsion anaérobie).

Le premier usage documenté de fusées remonte à 1232. Pendant la bataille de Kaifeng, les Chinois repoussèrent les Mongols à l’aide de « flèches de feu volant ». Les fusées utilisées à l’époque bien que n’étant pas très destructrices par elles-mêmes permettaient de désorganiser l’armée adverse en provoquant la panique de ses chevaux.

Après la bataille de Kaifeng, les Mongols produisirent leurs propres fusées, et pourraient avoir été responsables de leur introduction en Europe. Entre les XIIIe et XVe siècles, on relève des mentions éparses de fusées.

Au XIIIe siècle, le livre arabe Kitâb al-furussia wal munassab al-harbiya illustre l’utilisation de fusées lors de combats. Il se peut qu’elles aient été utilisées par les arabes lors des septièmes croisades, contre les troupes du roi Saint Louis ; ces fusées comportait une charge utile explosive sous la forme d’un sac de poudre.

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Gemini

Lancement de Gemini 1.

Gemini a été le second programme de vols spatiaux habités lancé par les États-Unis d’Amérique après le programme Mercury (1959). Dans les faits, le programme Gemini sera terminé avant le premier vol habité du programme Apollo.

De 1963 à 1966, les objectifs du programme Gemini étaient de parfaire les techniques utilisées par les vols spatiaux, notamment afin de préparer les vols habités du programme Apollo. Les missions Gemini furent pour la NASA l’occasion de réaliser ses premières sorties dans l’espace et des amarrages entre les capsules et des fusées Agena. C’est aussi dans le cadre de ce programme que fut utilisé pour la première fois dans l’espace un ordinateur embarqué.

Le nom Gemini vient du fait que chaque capsule emportait deux astronautes. C’est le nom latin de la constellation des Gémeaux.

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Habitabilité d'une planète

Déterminer l’habitabilité d’une planète correspond en partie à extrapoler les conditions terrestres, car c’est la seule planète sur laquelle l’existence de la vie est connue.

L’habitabilité d’une planète est la mesure de la capacité d’un corps astronomique à développer et accueillir la vie. Cette notion peut donc être notamment utilisée à la fois pour les planètes et leurs satellites naturels.

D’après les connaissances acquises par l’étude de la biologie terrestre, les éléments nécessaires au maintien de la vie sont une source d’énergie couplée à de la matière mobilisable, sachant que différents modèles sont proposés à l’appui des origines de la vie. Cependant, la notion d’habitabilité comme « possibilité d’accueillir la vie » est intrinsèquement limitée par la comparaison aux conditions biologiques terrestres, ce qui implique que plusieurs autres critères d’ordre géophysique, géochimique et astrophysique soient respectés. Dans la mesure où l’existence d’une vie extraterrestre est inconnue, l’habitabilité d’une planète est en effet en grande partie une extrapolation des conditions terrestres et des caractéristiques générales qui apparaissent favorables au développement de la vie au sein du système solaire. L’eau liquide est notamment considérée comme un élément indispensable à un écosystème viable. La recherche dans ce domaine relève donc à la fois de la planétologie et de l’astrobiologie.

L’idée que des planètes autres que la Terre puissent accueillir la vie est ancienne. Au cours de l’histoire, le débat a été autant philosophique que scientifique. La fin du XXe siècle a été le théâtre de deux découvertes majeures. Tout d’abord, l’observation et l’exploration par des sondes de planètes et satellites du système solaire a fourni des informations essentielles qui ont permis de définir des critères d’habitabilité et des comparaisons géophysiques entre la Terre et les autres corps célestes. D’autre part, la découverte de planètes extrasolaires, qui a débuté en 1995 et s’est accélérée depuis, a été le second tournant important. Elle a confirmé que le Soleil n’est pas la seule étoile à abriter des planètes et a élargi le champ des recherches sur l’habitabilité au-delà du système solaire.

Huygens (sonde spatiale)

Huygens est un module de descente de 350 kg qui a été développé par l’Agence spatiale européenne pour étudier Titan, un des satellites de Saturne, dont l’atmosphère épaisse intrigue depuis longtemps les astronomes. Il a été transporté jusqu’aux abords de Saturne par la sonde spatiale Cassini de la NASA lancée en 1997 et, après une phase de mise en sommeil de près de 7 ans, a été largué près de son objectif en décembre 2004. Huygens a atteint Titan le 14 janvier 2005. Après avoir pénétré à environ 20 000 km/h dans l’atmosphère dense du satellite protégé par un bouclier, il a déployé successivement à compter de l’altitude de 180 km plusieurs parachutes avant d’effectuer un atterrissage en douceur sur le sol.

La mission de Huygens était de réunir des informations sur la composition de l’atmosphère de Titan, mesurer les vents et les températures, déterminer la nature du sol du satellite et sa topographie. À cet effet la sonde disposait de 6 instruments qui ont été mis en œuvre durant la phase de descente d’une durée de 2 heures et qui ont continué leurs mesures durant un laps de temps équivalent après l’atterrissage jusqu’à l’épuisement des batteries.

Malgré la perte d’un des deux canaux de communication, Huygens a permis de collecter de nombreuses informations scientifiques sur le satellite de Saturne. Le module qui a touché le sol dans une région nommée Adiri a envoyé des photos des collines sans doute composées de glace d’eau et traversées de « rivières » formées de composés organiques. Des signes d’érosion sont visibles, indiquant une possible activité fluviale. La surface est composé d’un mélange d’eau et de glace d’hydrocarbures.

La sonde a été baptisée du nom de l’astronome Christiaan Huygens qui a découvert le satellite Titan en 1655.

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Rosetta (sonde spatiale)

La sonde Rosetta.

Rosetta est une mission spatiale de l'Agence spatiale européenne (ESA) dont l'objectif principal est de recueillir des données sur la composition du noyau de la comète Tchourioumov-Guérassimenkoo et sur son comportement à l'approche du Soleil. La sonde spatiale, d'une masse de trois tonnes au lancement, doit se placer en orbite autour de la comète puis, après une période d'observation de plusieurs mois, envoyer un petit atterrisseur de 100 kg se poser sur sa surface pour analyser la composition du sol. Rosetta constitue un projet phare pour l'ESA qui y a investi près d'un milliard d'euros, soit plus de 30 % de son budget annuel. Le comité scientifique européen a décidé sa construction en 1993, après l'abandon d'un projet commun avec la NASA, avec l'espoir qu'elle permettrait de confirmer ou infirmer les modèles en cours sur le processus de formation du système solaire dont les comètes constituent des vestiges.

Après un report d'un an dû à une défaillance du lanceur qui nécessita de renoncer à l'objectif initial, la comète Wirtanen, Rosetta est lancée par une fusée Ariane 5G+ le 2 mars 2004. La sonde doit arriver à proximité de la comète en 2014 après avoir fait appel à quatre reprises à l'assistance gravitationnelle de la Terre et de Mars pour parvenir à se placer sur une trajectoire parallèle à la comète avec une vitesse identique. Durant son périple la sonde va croiser à faible distance les astéroïdes (2867) Šteins (en 2008) et (21) Lutèce (en 2010) dont l'observation constitue un objectif secondaire de la mission...


Cassini-Huygens

Vue d'artiste de l'insertion de la sonde Cassini-Huygens dans l'orbite de Saturne.

Cassini-Huygens est une mission d'exploration spatiale de la planète Saturne et ses lunes par une sonde spatiale développée par l'agence spatiale américaine de la NASA avec des participations importantes de l'Agence spatiale européenne (ESA) et de l'Agence spatiale italienne (ASI). Lancé en octobre 1997 l'engin s'est placé en orbite autour de Saturne en 2004. En 2005 l'atterrisseur européen Huygens après s'être détaché de la sonde mère s'est posé à la surface de la lune Titan et a pu retransmettre des informations collectées durant la descente et après son atterrissage. L'orbiteur Cassini orbite depuis autour de Saturne et poursuit l'étude scientifique de la planète géante en profitant de ses passages à faible distance de ses satellites pour collecter des données détaillées sur ceux-ci. La mission d'une durée initiale de 4 ans a été prolongée à deux reprises : de 2008 à 2010 (Equinox mission) et de 2010 à 2017 (Solstice Mission). Il est prévu que la sonde spatiale s'écrase sur la planète Saturne à l'issue de cette dernière phase.

Le principe d'une mission d'étude du système de Saturne émerge en 1982 à la fois dans les communautés scientifiques américaine et européenne. Après avoir travaillé sur des projets séparés, la NASA et l'Agence spatiale européenne lancent à la fin des années 1980 le développement d'une mission conjointe : la NASA développe l'orbiteur et l'ESA l'atterrisseur qui doit se poser sur Titan. Le projet frôle à plusieurs reprises l'annulation à la suite des difficultés budgétaires de la NASA. Des mouvements écologistes tentent d'interdire le lancement de la sonde spatiale à cause du plutonium embarqué pour alimenter en énergie la sonde spatiale. Finalement la sonde spatiale est lancée le 15 octobre 1997 par un lanceur lourd Titan IV-B.

Cassini-Huygens est une mission particulièrement ambitieuse et couteuse (3,26 milliards $) rattachée à ce titre au programme Flagship de la NASA. Avec une masse totale de 5,6 tonnes (dont 3,1 tonnes de carburant et 350 kg pour l'atterrisseur Huygens) il s'agit du plus gros engin spatial lancé vers les planètes externes. L'orbiteur Cassini embarque 12 instruments scientifiques dont un radar tandis que Huygens en emporte six. Cassini est stabilisé trois axes et son énergie est fournie par trois générateurs thermoélectriques à radioisotope utilisant du plutonium.

La mission Cassini-Huygens a rempli tous ses objectifs scientifiques en fournissant une moisson de données sur Saturne, sa magnétosphère, ses anneaux, Titan et les autres lunes de la planète géante. Les caméras de l'orbiteur ont également fourni certaines des plus belles images du système solaire. Cassini a notamment permis d'obtenir les premières images détaillées de Phœbé, d'analyser en détail la structure des anneaux de Saturne, d'étudier Titan de manière approfondie et de découvrir une dizaine de nouvelles lunes de Saturne de petite taille (moins de 10 km), portant le nombre total de satellites saturniens à 62 (nombre connu au 1er mai 2012). La sonde a permis également de découvrir de nouveaux anneaux de Saturne.

Module lunaire Apollo

Apollo 16 LM

Le module lunaire ou LEM (pour Lunar Excursion Module) ou LM (pour Lunar Module) est le véhicule spatial utilisé dans le cadre du programme spatial américain Apollo (1961-1972) pour débarquer des hommes sur la Lune. Son rôle est de faire atterrir sur la Lune 2 des 3 membres d’équipage du vaisseau Apollo avec des équipements scientifiques, de leur permettre d’y séjourner 2 à 4 jours avant de décoller pour rejoindre le module de commande et de service (CMS) resté en orbite lunaire et chargé de ramener l’équipage sur Terre.

Lorsque en 1961 le président Kennedy fixe comme objectif à l’agence spatiale américaine d’envoyer des hommes sur la Lune avant la fin de la décennie, le programme spatial américain est encore balbutiant. Après avoir étudié plusieurs configurations pour le vaisseau spatial, la NASA choisit en 1962 d’avoir recours au LEM, module dédié au débarquement sur la Lune, malgré les interrogations que suscitent à cette époque le recours au rendez-vous orbital lunaire (LOR) que sous-tendait ce choix. Seule cette solution permettait en effet de tenir l’échéance fixée, en réduisant la masse à satelliser et en limitant les coûts et les risques techniques.

Le LEM comporte deux étages : un étage de descente dont le rôle principal est de faire atterrir verticalement le module lunaire grâce à un moteur à poussée variable et un étage de remontée doté de son propre moteur et dans lequel se situe la cabine pressurisée où séjournent les astronautes. Malgré la complexité de sa mission et une contrainte de masse très sévère (15 tonnes), le LEM a réussi à cinq reprises à amener sans défaillances graves et faire séjourner 2 hommes dans un environnement lunaire particulièrement hostile et à l’époque mal connu.

La conception et la construction du module lunaire ont été réalisées sous la maîtrise d’œuvre de la société aérospatiale Grumman entre 1962 et 1969. Quinze modules lunaires ont été construits, dont 10 ont volé et 6 atterri sur le sol lunaire au cours de la période 1969-1972. Le module lunaire de la mission Apollo 13 a permis de sauver l’équipage en se substituant au module de commande et de service défaillant. Le programme Constellation qui doit permettre de débarquer des hommes sur la Lune à l’horizon 2020 a d’ailleurs repris une grande partie des solutions développées pour le LEM.

NERVA

Le moteur XE en cours de montage sur ETS-1.

NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application - moteur nucléaire pour application moteur-fusée) est un programme de recherche relatif à la propulsion nucléaire thermique, appliqué à la propulsion spatiale, mené aux États-Unis par la NASA entre 1960 et 1972. De nombreux prototypes de réacteur sont testés dans le cadre de ce programme dont l’objectif est de mettre au point la propulsion d’un vaisseau spatial habité à destination de la planète Mars.

La technologie de propulsion étudiée repose sur l’éjection à grande vitesse d’hydrogène réchauffé par un réacteur nucléaire. En 1968 et 1969, un modèle expérimental d’une poussée de 250 à 350 kN fut essayé au sol. Le programme sera interrompu en 1972 lorsque la NASA fut contrainte de réduire son budget et limiter ses objectifs à la fin du programme Apollo.

National Aeronautics and Space Administration

Logo de la NASA.

La National Aeronautics and Space Administration, plus connue sous son abréviation NASA (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace »), est l'agence gouvernementale qui a en charge la majeure partie du programme spatial civil des États-Unis. La recherche aéronautique relève également du domaine de la NASA. Depuis sa création au début des années 1960 la NASA joue un rôle de leader mondial dans le domaine du vol spatial habité, de l'exploration du système solaire et de la recherche spatiale. Parmi les réalisations les plus marquantes de l'agence figurent les programmes spatiaux habités Apollo, la navette spatiale américaine, la station spatiale internationale (en coopération avec plusieurs pays), les télescopes spatiaux comme Hubble, l'exploration de Mars par les sondes spatiales Viking et MER, ainsi que celle de Jupiter et Saturne par les sondes Pioneer, Voyager, Galileo et Cassini-Huygens

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Navette spatiale Bourane

La navette Bourane sur son lanceur Energiya.

Le programme de vaisseau spatial réutilisable soviétique Bourane, Buran dans la transcription anglaise, (« Бура́н » qui signifie « tempête de neige » en russe) a été lancé en 1976 en réponse au programme américain de navettes spatiales. Les dirigeants soviétiques, qui étaient persuadés que la navette spatiale serait utilisée à des fins militaires (ce en quoi ils n’avaient pas totalement tort puisque sa soute était dimensionnée pour accueillir des satellites espions), ont souhaité disposer d’un engin équivalent afin de maintenir l’équilibre des puissances durant la guerre froide. Ce projet a été le plus important et le plus coûteux de l’histoire de l’exploration spatiale soviétique.

La navette elle-même a été lancée une seule fois et sans équipage le à 3 heures GMT. Elle a alors réussi l’exploit de se poser toute seule grâce à son ordinateur de bord, ce qui n’a jamais été tenté, car considéré comme trop risqué, avec les navettes américaines.

La fusée Energia qui propulse Bourane (on parle souvent du couple Energia-Bourane) est le lanceur le plus puissant jamais conçu. Malgré une longueur moins importante que la fusée Saturn V, sa puissance au décollage est pourtant supérieure à cette dernière.

L’Antonov 225 a servi à transporter Bourane de son site de construction à son site de lancement, tenant le même rôle que le 747 modifié Shuttle Carrier Aircraft pour les navettes spatiales américaines.

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New Horizons

Vue d’artiste de la sonde New Horizons.

Lancée le , la sonde New Horizons de la NASA sera le premier vaisseau à survoler la planète naine Pluton en . Elle doit ensuite survoler certains petits objets célestes de la ceinture de Kuiper. Durant son périple elle a croisé la géante gazeuse Jupiter le . Il s’agit du premier engin spécifiquement étudié pour retransmettre des données des objets lointains du système solaire.

La sonde a été lancée le jeudi et a utilisé l’assistance gravitationnelle de Jupiter pour accroitre sa vitesse de 4 km/seconde. La sonde a la forme d’un triangle épais. Comme la sonde part aux confins du système solaire, la génération d’électricité ne peut être assurée par les traditionnels panneaux solaires, un générateur thermoélectrique à radioisotope (RTG) est alors embarqué. Ce générateur convertit en électricité la chaleur fournie par la désintégration radioactive de 10,9 kg de dioxyde de plutonium 238 : on estime que le RTG fournira encore 190 W en 2015. Le cylindre contenant le générateur est fixé sur un des sommets du triangle. L’antenne parabolique, d’un diamètre de 2,5 mètres, servant à la communication avec la Terre est fixée sur une des faces du triangle.

L’informatique de bord utilise un microprocesseur 32 bits Mongoose-V, version durcie contre les radiations du MIPS R3000. Sa fréquence d’horloge est ralentie de 25 à 12,5 MHz pour limiter la consommation électrique. Le poids total de la sonde est de 265 kg.

En savoir plus sur New Horizons

Phoenix (sonde spatiale)

Vue d’artiste de l’atterrissage de la sonde Phoenix sur le sol marsien.

Phoenix Mars Lander est une mission du programme Scout et s’inscrit dans la stratégie de la NASA qui vise à faire de l’eau l’élément central de l’exploration robotique de Mars. Cette mission se différencie et complète celle des deux astromobiles MER qui sont encore en activité sur Mars. Spirit et Opportunity étudient également le passé aquatique de Mars mais en explorant les roches, les cratères, les monticules de matières rocheuses et autres petites collines autour de leur site d’atterrissage.

Phoenix est un atterrisseur qui s’est posé sur Mars, le , à proximité de la calotte polaire Nord, dans la région de Vastitas Borealis où de vastes stocks de glace ont été détectés juste au-dessous de la surface (68° de latitude nord et 233° de longitude est). Il s’agit d’une plaine, apparemment dépourvue de blocs rocheux (ce que souhaite la NASA pour un atterrissage sans problème) et dont la température avoisine les −100 °C.

Phoenix reprend les composantes déjà réalisées de la sonde Mars Surveyor dont le programme avait été annulé en 2001 suite à l’échec de la mission Mars Polar Lander, d’où son nom qui fait référence au Phénix, l’oiseau fabuleux qui pouvait renaître de ses cendres. La durée de la mission était estimée à 3 mois au sol.

Phoenix a notamment permis de confirmer le la présence d’eau gelée sur le sol martien du pôle nord grâce à l’analyse d’un échantillon prélevé par le bras robotique de la sonde relevant des vapeurs dégagées par la chaleur. La dernière communication établie entre la Terre et la sonde Phoenix date du 2 novembre 2008. Elle est depuis considérée officiellement comme perdue, bien qu’un « mode Lazare », permettant de rebooter l’électronique de la sonde au terme de l’hiver martien, ait été prévu. Sa mission aura au final duré plus de cinq mois.

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Point de Lagrange

Les cinq points de Lagrange.

Un point de Lagrange (noté L1 à L5), ou, plus rarement, point de libration, est une position de l’espace où les champs de gravité de deux corps en orbite l’un autour de l’autre, et de masses substantielles, se combinent de manière à fournir un point d’équilibre à un troisième corps de masse négligeable, tel que les positions relatives des trois corps soient fixes. Ces points, au nombre de cinq, sont nommés en l’honneur du mathématicien français Joseph-Louis Lagrange. Ils interviennent dans l’étude de certaines configurations d’objets du Système solaire et dans le placement de divers satellites artificiels.

Programme lunaire habité soviétique

Le programme lunaire habité soviétique avait pour but d’envoyer un cosmonaute sur la Lune, de préférence avant les astronautes américains du programme Apollo pour les battre dans la course à l’espace qui était lancée depuis 1955.

Il échoua du fait des désaccords profonds qui surgirent entre les principaux responsables des programmes spatiaux soviétiques : Valentin Glouchko, d’un côté, responsable presque unique jusque-là des programmes spatiaux soviétiques, et partisan d’utiliser comme carburant des ergols qu’il maîtrisait bien ; Sergueï Korolev de l’autre, en charge du programme N-1 (l’équivalent soviétique de la fusée Saturn V du programme américain Apollo), qui pensait indispensable, pour une mission habitée, d’utiliser des carburants/comburants à la fois plus performants.

Pour contrer Sergueï Korolev, Valentin Glouchko s’allia au rival de Korolev, Vladimir Chelomei (en charge du projet Proton), pour proposer un projet plus gigantesque encore que le projet N-1, le projet modulaire UR-700, qui visait à permettre un atterrissage direct sur la lune, sans passer par une mise en orbite lunaire préalable. Faisant appel à des moteurs RD-270, le projet UR-700 ne vit jamais le jour, et fut arrêté en 1969.

Gravement handicapée par la mort de Korolev en 1966, la fusée N-1, de son côté, rencontra des problèmes de développement majeurs, et, malgré des moteurs apparemment satisfaisants, s’écrasa à chacun des différents tirs expérimentaux effectués. Le gouvernement soviétique nia l’existence du projet N-1 et de ses échecs jusqu’à la période de la glasnost (1985).

En revanche, le projet beaucoup moins ambitieux de Vladimir Chelomei, le UR-500 « Proton », conçu au départ comme un ICBM géant, capable d’un vol circumlunaire habité (mais non d’un alunissage), connut tout d’abord des échecs, mais devint de plus en plus fiable à partir de septembre 1968. Les fusées Proton permirent à l’URSS de placer des satellites en orbite géostationnaire, et d’envoyer des sondes vers la Lune, Mars et Vénus. Dans les années 1990, les fusées Proton devinrent l’outil essentiel des lancements commerciaux effectués par la Russie. Mais, elles ne permirent jamais l’envoi d’une mission habitée vers la Lune.

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Rover lunaire

Le Rover lunaire, utilisé durant la mission Apollo 17, 11 décembre 1972

Le Rover lunaire (en anglais, Lunar Roving Vehicle, LRV) est un véhicule fabriqué à quatre exemplaires pour l’agence spatiale américaine (NASA) qui fut utilisé par les astronautes au cours des missions Apollo pour explorer la surface de la Lune. Le Rover lunaire a roulé pour la première fois le dans le cadre la mission Apollo 15.

Ce petit engin tout-terrain biplace à l’allure rustique (masse à vide de 210 kg pour une longueur de 3 mètres) pouvait transporter plus de 490 kg de charge utile à la vitesse modeste de 14 km/h grâce à 4 moteurs électriques de 0,25 CV alimenté par des batteries non rechargeables. Sur le plan technique il était doté d’un système de navigation perfectionné et de roues d’une conception originale.

Le Rover fut conçu sans que les caractéristiques du sol lunaire soient connues avec précision. Il devait fonctionner dans un environnement particulièrement hostile (température élevée, absence d’atmosphère, faible gravité, terrain accidenté et meuble) difficilement reproductible sur terre. Malgré ces contraintes, le Rover lunaire a rempli sans problèmes majeurs les objectifs qui lui étaient assignés.

Satellite artificiel

Le satellite de météorologie GOES O avant son lancement en orbite géostationnaire.

Un satellite artificiel est un objet fabriqué par l’homme, envoyé dans l’espace à l’aide d’un lanceur et gravitant autour d’une planète ou d’un satellite naturel comme la Lune. La vitesse imprimée par la fusée au satellite lui permet de se maintenir pratiquement indéfiniment dans l’espace en décrivant une orbite autour du corps céleste. Celle-ci, définie en fonction de la mission du satellite, peut prendre différentes formes — héliosynchrone, géostationnaire, elliptique, circulaire — et se situer à des altitudes plus ou moins élevées classifiées en orbite basse, moyenne ou haute.

Le satellite artificiel est composé d’une charge utile, définie spécifiquement pour la mission qu’il doit remplir, et d’une plateforme souvent standardisée assurant les fonctions de support comme la fourniture d’énergie, la propulsion, le contrôle thermique, le maintien de l’orientation et les communications. Le satellite est suivi par un centre de contrôle au sol, qui communique avec lui grâce à un réseau de stations terrestres ; celui-ci vérifie le fonctionnement du satellite et lui envoie des instructions (paramètres d’exécution de la mission, dépannage, récupération des données collectées). Pour remplir sa mission le satellite doit se maintenir sur une orbite de référence en orientant ses instruments de manière précise : des interventions sont nécessaires à intervalles réguliers pour corriger les perturbations naturelles de l’orbite générées, dans le cas d’un satellite terrestre, par les irrégularités du champ de gravité, l’influence du Soleil et de la Lune ainsi que la traînée créée par l’atmosphère qui subsiste en orbite basse.

Saturn V

Le dernier lancement de Saturn V emporte la station spatiale Skylab en orbite LEO en lieu et place du troisième étage.

Saturn V est le nom de la fusée spatiale qui a été utilisée par la NASA pour les programmes Apollo et Skylab entre 1967 et 1972, en pleine course à l’espace entre Américains et Soviétiques.

Il s’agissait d’un lanceur à plusieurs étages, à ergols liquides, dernière née de la famille de lanceurs Saturn conçue sous la direction de Wernher von Braun au Centre de vol spatial Marshall (MSFC) à Huntsville en Alabama, en collaboration avec les sociétés Boeing, North American Aviation, Douglas Aircraft Company ou IBM comme principaux entrepreneurs.

Saturn V reste encore aujourd’hui le plus puissant lanceur spatial qui ait été utilisé en opération, que ce soit du point de vue de la hauteur, de la masse au décollage ou de la masse de la charge utile injectée en orbite. Seule la fusée russe Energia, qui ne vola que pour deux missions de test, la dépassa légèrement au niveau de la poussée au décollage. Conçue pour lancer le vaisseau spatial habité Apollo permettant les premiers pas de l’homme sur la Lune, Saturn V a continué son service en envoyant en orbite la station spatiale Skylab.

Sergueï Pavlovitch Korolev

Timbre soviétique de 10 kopeks à la mémoire de Sergueï Korolev, 1969.

Sergueï Pavlovitch Korolev, également Koroliov ou Koroliev (en russe : Сергей Павлович Королёв ; en ukrainien : Сергій Павлович Корольов), né le (dans le calendrier julien : 30 décembre 1906) à Jytomyr (Ukraine) et mort le à Moscou, est un ingénieur, père de l’astronautique soviétique considéré comme l’équivalent soviétique de Wernher von Braun.

C’est au cours de l’année 1930 que Korolev s’intéresse à l’utilisation de carburant liquide pour la propulsion par moteur-fusée. À l’époque, il cherche à utiliser cette technologie pour la propulsion des avions. En 1931, en collaboration avec Friedrich Zander, un des pionniers de l’astronautique, il participe à la création du Grouppa Izoutcheniïa Reaktivnovo Dvijeniïa (GIRD), l’un des premiers centres parrainés par l’État soviétique pour le développement de fusées. En mai 1932, Korolev est nommé chef du groupe.

Durant les années suivantes, le GIRD développe trois systèmes différents de propulsion, avec à chaque fois une amélioration des performances. En 1932, les militaires s’intéressent aux efforts déployés par le groupe et commencent à fournir des fonds. En 1933, le groupe réalise le premier tir d’une fusée à propulsion liquide, appelée GIRD-09, soit sept ans après Robert Goddard et son lancement peu médiatisé en 1926. En 1934, Korolev publie l’ouvrage Une fusée dans la stratosphère.

Skylab

La station spatiale Skylab.

Skylab a été la première station spatiale américaine. Elle fut lancée le et se désintégra au-dessus de l’océan Indien le en rentrant dans l’atmosphère.

Pour leur première station spatiale, les Américains choisiront d’abord de convertir le matériel construit pour les missions lunaires (comme les fusées Saturn V ou les modules Apollo). Ce sera le programme AAP (Apollo Application Program), qui deviendra Skylab en 1973. Ainsi, la station Skylab a été fabriquée en réutilisant le troisième étage de la fusée Saturn V et fut lancé par la dernière fusée de ce type.

La station américaine demeure l’une des structures les plus importantes jamais construites, lancées et maintenues sur orbite. Elle était constituée de quatre éléments principaux :

  • le module de commande Apollo ;
  • le module de contrôle d’environnement ;
  • l’atelier orbital ;
  • la plate-forme du télescope.

Ce laboratoire spatial avait un volume utile de 330 m3 et pesait 82 tonnes.

Toutefois, la station subit des dommages importants lors de son lancement et ne put déployer un de ses panneaux solaires. Puis, un accident survint après une intense activité solaire qui dévia la course fatalement. Malgré les efforts de la NASA pour contrôler la descente, l’ouest de l’Australie reçut de nombreux débris de la station.

Sondes Voyager

La sonde spatiale Voyager 2.

Les sondes spatiales Voyager 1 et 2 ont réalisé depuis 1977 une moisson d’observations astronomiques qui ont plus d’une fois mis en question les théories planétologiques, au cours d’une épopée spatiale d’une durée exceptionnelle, qui se poursuit désormais vers l’espace interstellaire. Elles ont exploré le voisinage de Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune et 48 de leurs lunes.

Ambassadeurs interstellaires, ces deux engins ont à leur bord un message à destination d’autres êtres doués d’intelligence. Chaque Voyager renferme ainsi un disque contenant des images (un cercle, la position de notre étoile, la définition des chiffres et des unités employées en physique et quelques paramètres sur le système solaire, plusieurs planches anatomiques et plusieurs dizaines de photographies d’hommes, d’animaux, de végétaux, etc.), ainsi que des extraits musicaux.

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Soyouz (fusée)

Assemblage de la fusée Soyouz.

La fusée Soyouz (du russe Союз signifiant « unité ») est un lanceur russe dont la conception remonte aux années 1960 et qui a été utilisé initialement pour lancer les vaisseaux avec équipage du programme Soyouz. Cette fusée d’un peu plus de 310 tonnes et 46 mètres de haut peut placer une charge utile de plus 7 tonnes en orbite basse depuis les cosmodromes russes. Il est utilisé aujourd’hui, entre autres, pour lancer les capsules Progress qui ravitaillent la Station spatiale internationale et pour mettre sur orbite des satellites commerciaux. Grâce à sa fiabilité et son faible coût de production, il est toujours apprécié malgré la rusticité des techniques employées. Début 2007, plus de 1 700 fusées Soyouz avaient été tirées avec un taux de réussite proche de 98 %.

Le lanceur doit à compter de fin 2009 être également tiré depuis le centre de lancement de Kourou dans le cadre d’accords commerciaux avec Arianespace. Toutes les fusées Soyouz sont construites depuis le début dans l’usine Progress située à Samara dans le sud-est de la Russie. Il se fabriquait dans ce centre jusqu’à soixante fusées Soyouz par an au début des années 1980.

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Station spatiale internationale

Un astronaute travaillant sur les panneaux solaires permet de se rendre compte de la taille atteinte par la station (2008).

La Station spatiale internationale (International Space Station, ISS) est une station spatiale placée en orbite basse à caractère scientifique. Elle est occupée en permanence par des équipages internationaux depuis sa construction démarrée en 1998 et qui devrait s’achever en 2011. Sa construction et son exploitation sont assurés en coopération par les principales agences spatiales nationales dont la NASA (États-Unis), l’agence spatiale russe, l’agence spatiale européenne (ESA) et japonaise (JAXA). L’ISS doit rester en fonction jusqu’en 2020.

L’ISS est aujourd’hui le plus grand objet artificiel placé en orbite terrestre : lorsqu’elle sera achevée, elle devrait occuper un volume de 110 m × 74 m × 30 m et peser environ 420 tonnes. Le volume d’espace pressurisé sera de 935 m3. Les panneaux solaires d’une superficie de 2 500 m2 fournissent 110 kW d’électricité. La station spatiale se déplace en orbite autour de la Terre à une altitude d’environ 350 kilomètres à une vitesse de 27 700 km/h (7,7 km/s), en faisant le tour de notre planète 15 fois par jour.

Plusieurs vaisseaux spatiaux se relaient pour amener les composants de la station spatiale, réaliser le transfert des équipages, assurer le ravitaillement et rehausser l’orbite régulièrement dégradée par la traînée atmosphérique. Ce sont les cargos Progress (russe), ATV et dans le futur le HTV japonais ainsi que la capsule spatiale russe Soyouz et les navettes spatiales américaines.

Terraformation

Mars terraformée.

La terraformation initialement issue de la science-fiction devient une science étudiant la transformation de l’environnement naturel d’une planète, d’une lune ou d’un autre corps, afin d’y réunir les conditions permettant une vie de type terrestre, espérant donc la rendre habitable par l’Homme.

Le terme officiel en français est écogenèse. Au Journal officiel du 17 avril 2008, le terme de biosphérisation est imposé en remplacement du terme « écogenèse » proposé dans le Journal officiel du 22 septembre 2000. Le terme de biosphérisation est défini comme la « transformation de tout ou partie d’une planète, consistant à créer des conditions de vie semblables à celles de la biosphère terrestre en vue de reconstituer un environnement où l’être humain puisse habiter durablement. »

L’action primordiale pour y arriver est la modification ou la création d’une atmosphère de composition proche de celle de la Terre, composante essentielle au développement de la vie. On parle aussi d’ingénierie planétaire si l’objectif n’est pas de faire ressembler la planète en question à la Terre.

Chaque candidat à la terraformation présente des conditions qui lui sont propres, rendant le processus spécifique pour chacun d’eux. Les principales études menées concernent la planète Mars. D’autres concernent Vénus, Europe (satellite de Jupiter) et Titan (satellite de Saturne), mais les conditions semblent beaucoup plus difficiles à modifier.

Voyage interstellaire

Vue d’artiste d’un hypothétique trou de ver.

Le voyage interstellaire désigne un vol spatial entre étoiles. Le concept de voyage interstellaire est un thème phare en science-fiction. Il existe une différence considérable entre le voyage interstellaire et le voyage interplanétaire, principalement parce que les distances à parcourir sont totalement différentes. Beaucoup d’articles scientifiques ont été publiés sur des concepts liés au sujet. Pour peu qu’on ne soit pas pressé par le temps et que l’on dispose de moyens financiers suffisant à consacrer à l’élaboration d’un vaisseau spatial, une mission robotique vers les étoiles vers les étoiles semble techniquement possible, même si elle représente un défi technologique et économique considérable qui a peu de chance d’être relevé avant un certain temps. La NASA a fait des recherches sur ces sujets pendant plusieurs années et a accumulé un grand nombre d’approches théoriques.

Le voyage interstellaire pose un grand nombre de problèmes. Il s’agit d’abord des difficultés similaires à celles rencontrées pour le voyage interplanétaire comme par exemple le vide, les radiations ionisantes, les micro-météorites et l’absence de gravité. Ces problèmes semblent pouvoir être résolus : des missions découlant de la présence robotique ont été réalisées sur toutes les planètes du système solaire, des humains ont marché sur la Lune et des missions habitées sur Mars sont envisagées depuis plusieurs années. Mais la difficulté principale réside dans la distance à parcourir entre les étoiles, même proches, qui est un million de fois plus grande qu’entre les planètes.

Les distances astronomiques importantes sont mesurées en années-lumière, c’est-à-dire la distance que parcourt la lumière en une année (365,25 jours), soit plus de 9 460 milliards de km. Dans le vide, la lumière voyage à 299 792 458 m/s. La distance entre la Terre et la Lune est d’environ 1,25 seconde-lumière. Avec les technologies de propulsion actuelles, aller sur la Lune prend environ trois jours. L’étoile la plus proche du Soleil connue est Proxima Centauri, qui se trouve à 4,22 années-lumière. Helios 2, la sonde qui détient à ce jour le record de vitesse, a volé à environ 253 000 km/h, soit 0,0234 % de la vitesse de la lumière ; il lui faudrait donc 18 000 ans pour atteindre Proxima. En l’état actuel des technologies spatiales, les missions spatiales les plus longues peuvent avoir une durée d’environ 50 ans ; au-delà, une défaillance des composants vitaux est susceptible d’apparaître.

Programme Apollo

Premiers pas sur la Lune de Buzz Aldrin, le 20 juillet 1969, lors de la mission Apollo 11 avec sa combinaison spatiale A7L.

Le programme Apollo est le programme spatial de la NASA mené durant la période 19611975 qui a permis aux États-Unis d’envoyer pour la première fois des hommes sur la Lune. Il est lancé par John F. Kennedy le , essentiellement pour reconquérir le prestige américain mis à mal par les succès de l’astronautique soviétique, à une époque où la Guerre froide entre les deux superpuissances battait son plein.

Le programme avait pour objectif de poser un homme sur la Lune avant la fin de la décennie. Le , cet objectif était atteint par deux des trois membres d’équipage de la mission Apollo 11, Neil Armstrong et Buzz Aldrin. Cinq autres missions se sont posées par la suite sur d’autres sites lunaires et y ont séjourné jusqu’à trois jours. Ces expéditions ont permis de rapporter 382 kilogrammes de roche lunaire et de mettre en place plusieurs batteries d’instruments scientifiques. Les astronautes ont effectué des observations in situ au cours d’excursions sur le sol lunaire d’une durée pouvant atteindre 8 heures, assistés à partir d’Apollo 15 par un véhicule tous-terrains, le rover lunaire.

Aucun vol orbital n’avait encore été réalisé en mai 1961. Pour remplir l’objectif fixé par le président, la NASA lança plusieurs programmes destinés à préparer les futures expéditions lunaires : le programme Gemini pour mettre au point les techniques de vol spatial et des programmes de reconnaissance (Programme Surveyor, Rangeretc.) pour, entre autres, cartographier les zones d’atterrissage et déterminer la consistance du sol lunaire. Pour atteindre la Lune, les responsables finirent par se rallier à la méthode audacieuse du rendez-vous orbital lunaire, qui nécessitait de disposer de deux vaisseaux spatiaux dont le module lunaire dédié à l’atterrissage sur la Lune. La fusée géante de 3 000 tonnes Saturn V, capable de placer en orbite basse 118 tonnes, fut développée pour lancer les véhicules de l’expédition lunaire. Le programme drainera un budget considérable (135 milliards de dollars US valeur 2005) et mobilisera jusqu’à 400 000 personnes. Deux accidents graves sont survenus au cours du projet : l’incendie au sol du vaisseau spatial Apollo 1 dont l’équipage périt brûlé et qui entraîna un report de près de deux ans du calendrier et l’explosion d’un réservoir à oxygène du vaisseau spatial Apollo 13 dont l’équipage survécut en utilisant le module lunaire comme vaisseau de secours.

Les missions lunaires ont permis d’avoir une meilleure connaissance de notre satellite naturel. Le programme Apollo a favorisé la diffusion d’innovations dans le domaine des sciences des matériaux et a contribué à l’essor de l’informatique ainsi que des méthodes de gestion de projet et de test. Les photos de la Terre, monde multicolore isolé dans un espace hostile, ainsi que celles de la Lune, monde gris et mort, ont favorisé une prise de conscience mondiale sur le caractère exceptionnel et fragile de notre planète. Le programme est à l’origine d’une scission dans la communauté scientifique et parmi les décideurs entre partisans d’une exploration robotique jugée plus efficace et ceux pour qui l’exploration humaine à une forte valeur symbolique, qui justifie son surcoût.

Programme Constellation

Le vaisseau spatial Orion en orbite autour de la Lune (vue d’artiste).

Le Programme Constellation est un programme d’exploration spatiale de la NASA dont le principal objectif est l’envoi d’astronautes sur la Lune vers 2020 pour des missions de longue durée. Ce programme concrétise la stratégie spatiale américaine à long terme définie par le président George W. Bush, en janvier 2004, sous l’intitulé Vision for Space Exploration visant à relancer l’exploration du système solaire par des missions habitées.

Le programme Constellation prévoit le développement de deux nouveaux lanceurs - Ares I et Ares V - ainsi que de deux véhicules spatiaux : Orion et le module lunaire Altair. Le premier vol de test de la fusée Ares I, dont le développement est le plus avancé, est prévu pour le seconde semestre 2009.

La mission lunaire type du programme prévoit un séjour sur la Lune de 7 jours soit 4 de plus que pour le programme Apollo. Les astronautes, au nombre de quatre, doivent tous descendre sur la Lune. À une échéance non fixée, les plans de la NASA prévoient le développement d’un ensemble de modules (habitation, rover, autres équipements) déposés sur la Lune grâce à plusieurs lancements d’Ares V. Ces équipements doivent permettre de prolonger les séjours des astronautes pour des missions qui pourraient ainsi durer 210 jours. Ces avant-postes pourraient être installés près du pôle sud pour bénéficier à la fois d’un ensoleillement plus important, donc de nuits plus courtes et de températures moins extrêmes, et, si les sondes LCROSS et LRO le confirment, de la présence d’eau qui pourrait exister dans des zones plongées en permanence dans l’obscurité situées au même endroit.

Histoire du vol spatial

L'astronaute Piers Sellers pendant la troisième sortie extravéhiculaire de la mission STS-121.

L'histoire du vol spatial retrace au cours du temps l'exploration de l'univers et des objets célestes du système solaire par l'envoi soit d'engins robotisés (satellites, sondes et robots), soit de vaisseaux pilotés par des équipages humains. L'idée d'envoyer un objet ou un homme dans l'espace est évoquée par des philosophes et des romanciers plusieurs centaines d'années avant que cela ne devienne matériellement possible. Au cours de la deuxième moitié du XXe siècle, grâce au développement des moteurs-fusées adéquats, aux progrès de l'avionique et à l'amélioration des matériaux, l'envoi d'engins dans l'espace passe du rêve à la réalité.

Le vol spatial prend son essor à la fin de la Seconde Guerre mondiale grâce aux avancées allemandes dans le domaine des fusées et il donne lieu à plusieurs événements retentissants durant la seconde moitié du XXe siècle. L'histoire du vol spatial est marquée, à ses débuts, par une forte concurrence entre les États-Unis et l'URSS, pour des motifs de prestige national liés à la guerre froide. Cette concurrence connait son point d'orgue lors de l'envoi des premiers hommes sur la Lune. Au cours des décennies suivantes, les agences spatiales se concentrent sur la mise en place de moyens pérennes d'exploration, comme la navette spatiale ou les stations spatiales. À la fin du XXe siècle les luttes idéologiques ont fait place à la collaboration internationale, la station spatiale internationale, et le lancement de satellite s'est largement étendu au secteur privé, grâce plusieurs entreprises pionnières dont Arianespace. De même, bien que la conquête spatiale soit toujours largement dominée par des agences spatiales nationales ou internationales telles que l'ESA ou la NASA, plusieurs entreprises tentent aujourd'hui de développer des vols spatiaux privés. Le tourisme spatial intéresse également les entreprises à travers le partenariat avec des agences spatiales, mais également par le développement de leur propre flotte de véhicules spatiaux.

Mission habitée vers Mars

Mission sur Mars   Peinture de Les Bossinas du Lewis Research Center pour la NASA (1989).

La mission (spatiale) habitée vers Mars est un des objectifs à long terme fixés à l’astronautique depuis ses débuts. Initialement thème de science-fiction, il est devenu pour certains, à la suite du débarquement de l’homme sur la Lune en 1969, la prochaine étape de la conquête spatiale. Mais, la réussite de ce projet demande des moyens financiers encore bien supérieurs à ceux du programme Apollo, lui-même lancé grâce à un concours de circonstances particulièrement favorable (Guerre froide, embellie économique).

Un vol habité vers Mars est également un défi technique et humain sans commune mesure avec une expédition lunaire : taille des vaisseaux, système de support-vie fonctionnant en circuit fermé sur de longues durées (900 jours), fiabilité des équipements qui ne peuvent être réparés ou dont la redondance ne peut être systématiquement assurée, problèmes psychologiques d’un équipage confiné dans un espace restreint dans un contexte particulièrement stressant, problèmes physiologiques découlant par l’absence ou la faiblesse de la gravité ainsi que l’effet des rayonnements sur l’organisme.

Depuis le début des années 1960, plusieurs études sur le sujet ont été réalisées et ont exploré les scénarios et les solutions techniques. Plusieurs points sont particulièrement débattus : trajectoire en opposition ou en conjonction, recours à la propulsion nucléaire, taille de l’équipage, méthode d’atterrissage sur Mars, production du carburant du voyage de retour in situ, mission légère contre mission lourde. Les avant-projets les plus aboutis émanent de la NASA forte de son rôle de pionnier et agence spatiale civile la mieux dotée mais également de groupes de passionnés regroupés dans des associations comme la Mars Society. Le programme Constellation lancé par la NASA en 2004 prévoit le retour de l’homme sur la Lune vers 2020 pour des séjours de longue durée qui sont présentés comme une étape préparatoire aux missions vers Mars aux alentours de 2037.

Delta II

Une Delta II 7925 s’apprête à lancer la sonde Deep Impact.

Les Delta II ou Delta 7000 sont une famille de lanceurs américains de puissance moyenne dont le premier vol remonte à 1990. Cette fusée est, comme toutes les fusées Delta, un lointain descendant du lanceur Thor Delta (1961). Les Delta II, variante des Delta 6000, ont été mises en fabrication initialement pour répondre aux besoins de l’armée de l’air américaine en prenant le relais de la navette spatiale américaine clouée au sol après l’accident de la navette spatiale Challenger.

La Delta II est commercialisée dans plusieurs versions qui diffèrent par le nombre d’étages (2 ou 3), le nombre de propulseurs d’appoint (3, 4 ou 9) et la puissance de ceux-ci. Selon sa configuration, le lanceur peut placer de 2,7 à 6,1 tonnes en orbite basse et de 900 à 2 170 kg en orbite de transfert géostationnaire (GTO). Dans sa version la plus puissante (Heavy) elle peut injecter une sonde spatiale d'1,5 tonne sur une trajectoire interplanétaire.

Les Delta II sont surtout utilisées par l’armée de l’air américaine pour la mise en orbite, entre autres, des satellites GPS. Elle est également couramment mise en œuvre par la NASA pour la mise en orbite de ses sondes spatiales, en particulier à destination de Mars, et de satellites scientifiques. Enfin, elle est parfois utilisée pour le lancement de satellites commerciaux bien que le marché des satellites géostationnaires, désormais trop lourds, lui échappe. C’est un lanceur particulièrement fiable avec 131 lancements réussis sur 133 pour la série 7000 (148 sur 150 en incluant la série 6000).


Ares V

Séparation des propulseurs d’appoint et du premier étage (vue d’artiste).

Ares V est un lanceur américain que la NASA a prévu de construire pour placer en orbite les charges lourdes nécessaires aux missions vers la Lune planifiées aux alentours de 2020 dans le cadre du programme Constellation. Le lanceur est chargé d’une part de mettre en orbite basse le module lunaire Altair, d’autre part de fournir aux deux vaisseaux de la mission lunaire, Orion (lancé par l’autre fusée du programme Ares I) et Altair, une vitesse suffisante pour rejoindre l’orbite lunaire.

Le lanceur Ares V sera la fusée la plus puissante jamais construite : d’une hauteur de 120 mètres pour un diamètre de 10 mètres au niveau du premier étage, elle permet de placer 188 tonnes en orbite basse et 71 tonnes sur une trajectoire lunaire. Elle comporte deux étages propulsés par des moteurs consommant de l’oxygène et de l’hydrogène liquide. Le premier étage est flanqué de 2 propulseurs d’appoint. Sa conception repose sur la réutilisation de développements existants en particulier des propulseur d’appoint à poudre de la navette spatiale américaine de la navette spatiale américaine.

Le premier vol de la fusée est planifié pour 2018 et la première mission lunaire pour 2019. Le développement du lanceur est aujourd’hui toujours en phase de conception. Plusieurs modifications ont déjà été apportées au concept de départ comme l’ajout d’un segment supplémentaire au niveau des propulseurs d’appoint et d’un moteur-fusée au niveau du premier étage. La NASA prévoit d’utiliser le lanceur Ares V pour d’autres missions telles que la mise en orbite de télescope spatial de grand diamètre. Ares V doit également jouer un rôle central dans la réalisation de la mission habitée vers Mars qui nécessitera d’envoyer en orbite terrestre basse entre 1 000 et 1 500 tonnes de matériel et qui est planifiée au-delà de 2030.

James Webb Space Telescope

Vue d’artiste du James Webb Space Telescope.

Le James Webb Space Telescope (JWST), anciennement appelé « Next Generation Space Telescope » (NGST), est un télescope spatial développé par la NASA avec le concours de l’Agence spatiale européenne (ESA) et de l’Agence spatiale canadienne (CSA). Il doit succéder en 2018 au télescope spatial Hubble.

JWST est un télescope qui effectue ses observations dans l’infrarouge. Il est doté d’un miroir primaire de grande dimension qui lui permet de collecter 9 fois plus vite une image que Hubble (6,5 mètres de rayon pour 2,4 mètres pour Hubble). La résolution de ses instruments doit être utilisée, entre autres, pour observer les premières étoiles et galaxies qui se sont formées après le Big Bang. Le projet qui a démarré en 2002 entre en phase de fabrication. Le télescope doit être lancé par une fusée Ariane 5 depuis Kourou et sera positionné au point de Lagrange L2 à 1,5 million de km de la Terre. Il est prévu que sa mission dure 5 ans avec une possibilité de prolongation.

Les quatre principaux objectifs scientifiques du JWST sont :

  • la recherche de la lumière des premières étoiles et galaxies qui sont apparues dans l’univers après le Big Bang ;
  • l’étude de la formation de la galaxie et de son évolution ;
  • la compréhension des mécanismes de formation des étoiles ;
  • l’étude des systèmes planétaires et de la formation de la vie.

Centaur

Étage Centaur-2A d’une fusée Atlas IIA (2000).

Centaur est un étage supérieur de fusée développé à la fin des années 1950 pour les besoins de l’agence spatiale américaine de la NASA et utilisé jusqu’à aujourd’hui sur plusieurs types de lanceur. C’est le premier étage de fusée à mettre en œuvre le couple d’ergols hydrogène - oxygène, très performant mais également très difficile à maîtriser. Par ailleurs, l’étage Centaur reprend la technique de construction de la fusée Atlas avec une structure très allégée qui contribue à ses performances.

Le développement de l’étage Centaur fut particulièrement long en raison de son caractère innovant mais sans doute également du fait d’une gestion de projet chaotique : lancé commence une simple étude chez le constructeur du lanceur Atlas, l’étage Centaur prend une importance cruciale lorsque la course à l’espace est lancée. Le projet est marqué par plusieurs lancements infructueux et des dépassements budgétaires et calendaires très importants qui faillirent entrainer son arrêt. Le premier lancement réussi eut lieu en 1965.

L’étage Centaur a été utilisé successivement sur plusieurs générations de lanceurs Atlas et Titan entre 1965 et aujourd’hui. Ses performances ont été mises à contribution pour le lancement de nombreuses sondes spatiales (Surveyor, New Horizons…) et satellites géostationnaires. 188 vols (chiffre actualisé en août 2009) ont eu recours à un étage Centaur en n’incluant pas les lancements d’Atlas V dont le deuxième étage n’utilise plus la dénomination de Centaur bien que s’inscrivant dans sa descendance.

Cape Canaveral Air Force Station

Deux étages centraux de fusée Delta IV entreposés sur l’aire 37 (2004).

Le Centre spatial de Cape Canaveral ou Cape Canaveral Air Force Station (CCAFS) est le principal site de lancement de fusées américaines. Cet établissement de l’Armée de l’Air américaine est situé à Cap Canaveral dans l’État de Floride. Il a été créé en 1950 pour réaliser les tests de fusées à longue portée en toute sécurité. Par la suite il est utilisé pour tester des missiles balistiques et des missiles de croisière.

Lorsque l’astronautique prend son essor en 1957, les installations de lancement de la base sont mises à contribution. C’est de Cap Canaveral que partent les premières fusées emportant des satellites et des sondes spatiales ainsi que les missions habitées des programmes Mercury et Gemini.

La NASA après avoir utilisé de manière exclusive les installations de l’Armée de l’Air choisit de créer ses propres installations, le complexe de lancement 39, adapté à la dimension des fusées lunaires du programme avec un ensemble d’installations regroupées au sein du centre spatial Kennedy. La NASA continue néanmoins d’utiliser les aires de lancement du centre de Cap Canaveral pour toutes les missions non habitées.

Aujourd’hui[Quand ?], une grande partie de la quarantaine d’aires de lancement construites au fil des années sur la base est désaffectée. Seules 4 aires de lancement ont une activité significative chacune consacrée à une famille de lanceur : Delta IV, Atlas V, Delta II et le nouveau lanceur Falcon 9. L’activité astronautique américaine a connu une décrue importante depuis l’an 2000 et le centre est utilisé désormais pour une dizaine de lancements par an. Les lancements sur orbite polaire ne sont pas réalisés depuis la base mais depuis Vandenberg sur la côte de Californie.

Complexe de lancement 39

Le VAB et les 3 plates-formes mobiles à l’époque du programme Apollo.

Le complexe de lancement 39 ou LC-39 est un ensemble d’installations de la NASA utilisé pour assembler et lancer les engins spatiaux les plus emblématiques du programme spatial de l’agence spatiale américaine : la fusée Saturn V, la navette spatiale américaine et les futurs lanceurs Ares du programme Constellation. Le complexe fait partie du Centre spatial Kennedy et est situé à Merritt Island en Floride (États-Unis).

La NASA a acquis en 1962 le site occupé par le complexe qui était voisin des champs de tir des lanceurs Mercury et Programme Gemini : à l’époque l’objectif était de créer un ensemble de lancement dimensionné pour les fusées géantes Saturn V du programme lunaire Apollo. Il est inauguré par la mission Apollo 4 en 1967. En 1973, sa reconversion est entamée pour permettre le lancement de la navette spatiale américaine. En 2007, le complexe démarre une nouvelle phase de modifications pour le préparer à l’arrivée des fusées Ares I du Programme Constellation qui doivent remplacer dans quelques années les navettes spatiales.

Juno

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Juno (Junon en anglais) est une mission spatiale de l'agence spatiale américaine de la NASA planifiée pour 2011 qui a pour objectif l'étude de Jupiter et plus particulièrement de sa genèse, sa structure, de la composition de son atmosphère et des caractéristiques de sa magnétosphère. La mission scientifique débute après la mise en orbite autour de Jupiter prévue en 2016 et doit durer un an. La sonde spatiale, qui emporte 9 instruments scientifiques, doit se placer en orbite polaire autour de Jupiter et effectuer 32 survols à très basse altitude des pôles et de la surface de Jupiter en suivant une orbite de 11 jours lui permettant à la fois d'effectuer des mesures détaillées et de limiter les dégâts générés par le champ magnétique intense de la planète. Juno est la première sonde spatiale à destination des planètes extérieures à utiliser des panneaux solaires au lieu de générateurs thermoélectriques à radioisotope (RTG). Juno fait partie du programme New Frontiers qui regroupe des missions spatiales de classe moyenne dont le coût est plafonné à 700 millions $.

Soyouz

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Soyouz (du russe Союз, Union) désigne une famille de vaisseaux spatiaux habités soviétiques puis russes après l'éclatement de l'URSS conçue au début des années 1960 et qui depuis 1967 est utilisé de manière exclusive pour lancer les cosmonautes en orbite. Le vaisseau Soyouz est utilisé pour la première fois en 1967 et est toujours en service en 2010. Il permet de desservir l'orbite terrestre basse et est utilisé depuis près de 40 ans pour assurer la relève des équipages des stations spatiales Saliout dans les années 1970, Mir dans les années 1990 et enfin la Station spatiale internationale depuis 1998. Après l'arrêt de la navette spatiale américaine programmé fin 2010, Soyouz deviendra le seul vaisseau capable d'assurer la relève de l'équipage permanent de la station spatiale jusqu'à ce que de nouveaux vaisseaux américains soient mis au point.

Le vaisseau Soyouz d'une masse de 7 tonnes et long d'environ 9 mètres est composé de 3 modules : un module de service qui regroupe la propulsion et l'avionique, un module de descente dans lequel l'équipage se tient durant le lancement et qui est le seul à revenir au sol et enfin un module orbital qui est utilisé par les cosmonautes durant leur séjour en orbite. Ce dernier comprend le système d'amarrage et l'écoutille permettant de passer dans la station spatiale après l'amarrage à celle-ci. Capable de transporter 3 cosmonautes, Soyouz apporte, à l'époque de sa mise en service, un grand nombre d'innovations notamment son système de rendez-vous et d'amarrage automatique. Selon les versions, Soyouz peut effectuer un vol autonome d'une durée comprise entre 3 à 15 jours ou rester dans l'espace amarré à la station spatiale jusqu'à 200 jours. Le vaisseau est lancé de manière exclusive par le lanceur Soyouz depuis la base de lancement de Baïkonour et revient à terre à proximité de son point de départ lorsque le vol se déroule de manière nominale.

Navette spatiale américaine

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La navette spatiale américaine (en anglais Space shuttle ou Space Transportation System, STS) est une navette spatiale conçue et utilisée par l'agence spatiale américaine (NASA) dont le vol inaugural remonte au . Elle est composée de trois sous-ensembles : l'orbiteur transportant le fret et les astronautes qui est le seul composant à se placer en orbite, le réservoir externe et deux propulseurs d'appoint. Le terme navette spatiale est un raccourci souvent utilisé pour désigner le seul orbiteur.

La navette spatiale, qui pèse plus de 2 000 tonnes, décolle verticalement comme une fusée. Au cours de son ascension elle se sépare successivement des ses propulseurs d'appoint puis de son réservoir externe. À l'issue de la mission l'orbiteur revient seul sur Terre. Il effectue une rentrée atmosphérique au cours de laquelle il ralentit fortement en dissipant une grande quantité de chaleur, puis entame une phase de vol non propulsé à la manière d'un planeur avant d'atterrir sur une piste de grande longueur. L'orbiteur ainsi que les propulseurs d'appoint sont remis en état puis réutilisés. La navette spatiale peut placer en orbite basse sept astronautes et 24,5 tonnes de charge utile. C'est un engin spatial d'une polyvalence inégalée : elle dispose d'une grande soute, d'un bras permettant le maniement de lourdes charges dans l'espace et d'un sas utilisé pour les sorties extra-véhiculaires ou l'amarrage à une station spatiale. Son autonomie en vol est d'environ deux semaines.

Mars Exploration Rover

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Mars Exploration Rover (MER) est une mission double de la NASA lancée en 2003 et composée de deux robots mobiles ayant pour objectif d'étudier la géologie de la planète Mars et en particulier le rôle joué par l'eau dans l'histoire de la planète. Les deux robots ont été lancés au début de l'été 2003 et se sont posés en janvier 2004 sur deux sites martiens susceptibles d'avoir conservé des traces de l'action de l'eau dans leur sol. Chaque rover ou astromobile a alors entamé un périple en utilisant une batterie d'instruments embarqués pour analyser les roches les plus intéressantes. Spirit a atterri dans le cratère Gusev tandis que Opportunity s'est posé le 24 janvier 2004 sur Meridiani Planum.

Les rovers ont découvert plusieurs formations rocheuses qui résultent probablement de l'action de l'eau dans le passé : billes d'hématite grise et silicates. Les robots ont également permis d'étudier les phénomènes météorologiques, d'observer des nuages et de caractériser les propriétés des couches de l'atmosphère martienne. Les deux véhicules MER conçus et gérés par le Jet Propulsion Laboratory ont largement dépassé les objectifs qui leur étaient fixés : parcourir 600 mètres et rester opérationnel durant 90 jours martiens. Spirit, désormais bloqué par le sable, a pu parcourir 7,7 kilomètres et a transmis ses dernières données scientifiques le 22 mars 2010 tandis qu'Opportunity, toujours opérationnel après avoir progressé en juin 2010 de plus de 21 kilomètres, se dirige vers le cratère Endeavour.

Hayabusa

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Hayabusa (du japonais , « faucon pèlerin ») (ou MUSES-C) est une sonde spatiale japonaise de l'Agence d'exploration aérospatiale japonaise (JAXA), ayant pour objectif l'étude du petit astéroïde Itokawa et la validation de plusieurs techniques d'exploration robotique innovantes. Pour sa mission la sonde, qui pèse 510 kg, embarque plusieurs instruments scientifiques ainsi qu'un atterrisseur de petite taille pesant 600 grammes. L'objectif le plus ambitieux du projet est le retour sur Terre d'un échantillon de quelques grammes prélevés sur le sol de l'astéroïde.

Lancée en 2003, la sonde atteint Itokawa en 2005 et étudie ses caractéristiques à l'aide des instruments embarqués. Plusieurs tentatives d'atterrissage, dont deux sont menées jusqu'au bout, ne parviennent pas à prélever un échantillon : la manœuvre, menée de manière autonome par la sonde, est rendue encore plus difficile par la très faible gravité d'Itokawa. Il est toutefois possible qu'un peu de poussière ait été malgré tout collectée. La sonde prend le chemin du retour vers la Terre pour ramener la capsule contenant d'éventuels échantillons. Plusieurs incidents de fonctionnement, qui affectent notamment sa propulsion, diffèrent la date d'arrivée initialement prévue en 2007. La capsule contenant les échantillons s'est détachée de la sonde à faible distance de la Terre le 13 juin 2010 avant de réaliser une rentrée atmosphérique et d'atterrir sur le sol australien comme prévu.

Nuclear Spectroscopic Telescope Array

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Le Nuclear Spectroscopic Telescope Array ou NuSTAR est un télescope spatial à rayons X de l'agence spatiale américaine de la NASA qui doit observer des rayons plus énergétiques (6-79 keV) que ceux étudiés par Chandra et XMM-Newton. Le télescope utilise deux optiques de type Wolter-I : celles-ci sont constituées de 133 miroirs cylindriques emboités les uns dans les autres. Les miroirs en verre sont recouverts de plusieurs couches de composants métalliques qui exploitent le principe du miroir de Bragg pour permettre la réflexion des rayons X les plus durs sous des incidences plus élevées. Ceux-ci font converger les rayons X sur des détecteurs constitués par 4 semi-conducteurs de type Cadmium-Zinc-Tellurium. Le télescope utilise une technologie mise au point pour le télescope X HEFT transporté par ballon. La sensibilité résultante pour les rayons X durs est de 10 à 100 fois supérieure aux télescopes de génération précédente.

NuSTAR doit étudier différentes sources astronomiques d'émission de rayons X durs. NuSTAR est le 11e satellite du programme Small Explorer de la NASA dédié aux petits satellites scientifiques dont le coût est inférieur à 120 millions $. Il doit être lancé durant le premier trimestre 2012 par une fusée Pegasus qui placera NuSTAR sur une orbite basse circulaire à 600 km d'altitude avec une inclinaison quasi équatoriale (6°). La durée nominale de la mission est de deux ans mais pourrait être étendue à six ans.

Stardust

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Stardust (en français, « poussière d'étoile ») est une mission interplanétaire du programme Discovery de l'agence spatiale américaine de la NASA lancée en 1999 et chargée de collecter des échantillons de la chevelure de la comète Wild 2 ainsi que des poussières interstellaires et de les ramener sur Terre. La sonde est lancée le par une fusée Delta II puis a recours à l'assistance gravitationnelle de la Terre pour rejoindre son objectif. Le 24 janvier 2004, au cours du survol de la comète à moins de 236 km de distance, Stardust capture plusieurs centaines de particules à l'aide d'un collecteur rempli d'aérogel. Ces échantillons reviennent sur Terre dans une capsule qui, après s'être détachée de la sonde et avoir effectué une rentrée atmosphérique, atterrit le 15 janvier 2006 sur le sol des États-Unis.

Ces échantillons sont aujourd'hui en cours d'analyse. Bouleversant les théories en vigueur sur la formation des comètes, il a été découvert que les particules recueillies dans la chevelure de la comète ne sont pas de la poussière interstellaire générée au cœur d'autres étoiles mais qu'elles ont été façonnées à faible distance de notre Soleil. Par ailleurs un acide aminé, la glycine, a été trouvé, confortant la théorie selon laquelle les comètes auraient pu contribuer à l'apparition de la vie sur Terre. Les 72 photos de la comète Wild 2 prises par Stardust montrent un relief beaucoup plus tourmenté que ce qui était attendu.

En juillet 2007, la NASA assigne une nouvelle mission à la sonde : celle-ci doit survoler en février 2011 la comète Tempel 1, qui avait été percuté volontairement par l'impacteur de la sonde Deep Impact. La NASA espère tirer des informations sur l'évolution des comètes en comparant les données recueillies par Stardust et celles obtenues par la sonde Deep Impact.

Dawn

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Dawn (aube en anglais) est une mission interplanétaire du programme Discovery de l'agence spatiale américaine de la NASA qui doit explorer la ceinture d'astéroïdes entre 2011 à 2015. Elle devrait notamment se mettre en orbite autour des deux plus grands corps de la ceinture : la planète naine Cérès et l'astéroïde Vesta. La sonde, après avoir échappé à une annulation de la mission en 2006, a été lancée le 27 septembre 2007. Dawn doit se placer en orbite autour de Vesta en juillet 2011, puis prendre la direction de Cérès en juillet 2012 qu'elle atteindra en février 2015 où la sonde effectuera des relevés durant quatre mois.

Les deux astéroïdes qui doivent être explorés par Dawn sont des témoins des débuts de la formation du système solaire. La sonde à l'aide de ses trois instruments scientifiques doit photographier et cartographier Cérès et Vesta, analyser le champ de gravité et effectuer des mesures spectrales de l'abondance et la distribution des roches de surface d'éléments chimiques significatifs. Les données recueillies doivent notamment permettre d'affiner les théories relatives au processus de formation des planètes.

Pour parvenir jusqu'à la ceinture d'astéroïdes, Dawn suit une trajectoire héliocentrique tout en faisant fonctionner presque en permanence sa propulsion ionique. Elle a eu également recours à l'assistance gravitationnelle de la planète Mars en février 2009. Sur le plan technique Dawn, qui pèse environ 1 300 kg dont 425 kg d'ergols, devrait accélérer d'environ 11 km/s au cours de sa mission en utilisant ses moteurs ioniques établissant un nouveau record et démontrant le potentiel de ce type de propulsion pour les missions interplanétaires.

Mars Science Laboratory

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Mars Science Laboratory (MSL) est une mission d'exploration de la planète Mars à l'aide d'un astromobile (rover) développée par le centre JPL de l'agence spatiale américaine de la NASA. La sonde spatiale doit être lancée en par une fusée Atlas V qui déposera le véhicule sur planète Mars en août 2012. Au cours de sa mission le rover, baptisé Curiosity va rechercher des traces de vie, analyser la composition minéralogique, étudier la géologie de la zone explorée et collecter des données sur la météorologie et l'environnement radiatif de la planète. La durée de la mission est initialement fixée à deux années terrestres et le rover est conçu pour parcourir 20 km.

Curiosity est cinq fois plus lourd que ses prédécesseurs, les rovers MER, ce qui lui permet d'emporter 85 kg de matériel scientifique dont un mini laboratoire permettant d'analyser les composants organiques et minéraux et un système d'analyse à distance de la composition des roches reposant sur l'action d'un laser. Le laboratoire embarqué est alimenté par un système sophistiqué de prélèvement et de conditionnement d'échantillon comprenant une foreuse. Pour répondre aux besoins accrus d'énergie et s'affranchir des contraintes de l'hiver martien, le rover utilise un générateur thermoélectrique à radioisotope qui remplace les panneaux solaires utilisés dans les précédentes missions de ce type.

MESSENGER

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Le programme MESSENGER (en anglais : Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry and Ranging) est une mission d'étude de la planète Mercure de l'agence spatiale américaine de la NASA. La sonde spatiale, lancée en 2004, doit se placer en orbite autour de la planète le 18 mars 2011. L'objectif de la mission est d'effectuer une cartographie complète de la planète, d'étudier la composition chimique, de sa surface et de son exosphère, son histoire géologique, sa magnétosphère, la taille et les caractéristiques de son noyau ainsi que l'origine de son champ magnétique.

Jusqu'à présent, aucune sonde n'a orbité autour de Mercure. Les progrès réalisés dans le domaine de l'astronautique dans les années 1980 et 1990 ont permis de mettre au point des trajectoires balistiques et indirectes exploitant l'assistance gravitationnelle qui permettent de placer une sonde en orbite autour de Mercure en ayant recours à des phases propulsives limitées. Durant son transit de sept ans vers la planète, Messenger effectue ainsi six survols rapprochés des planètes intérieures (la Terre à une reprise, Vénus à deux reprises et Mercure à trois reprises) ce qui permet de limiter la masse de carburant embarqué par la sonde à un peu plus de 50 % de sa masse totale. Messenger, sélectionnée en 1999, est la septième mission du programme Discovery. D'une masse de 1,1 tonne ergols compris, la sonde emporte sept instruments scientifiques dont plusieurs spectromètres, un altimètre laser, un magnétomètre et des caméras. Les spécifications techniques et l'orbite retenue sont largement dictées par les températures qui peuvent atteindre 350 °C.

Youri Gagarine

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Youri Gagarine (1934-1968) est un cosmonaute soviétique et le premier homme à avoir effectué un vol dans l'espace dans le cadre du programme spatial soviétique. Gagarine suite une formation de pilote chasse mais est très rapidement sélectionné dans le premier corps des cosmonautes soviétiques. Après avoir effectué son vol dans le cadre la mission Vostok 1 le , Youri Gagarine, devenu un symbole des succès de l'Union soviétique dans le domaine spatial, acquiert une notoriété internationale. La mission Vostok 1 est sa seule mission spatiale, mais il fut aussi doublure pour la mission Soyouz 1. Il meurt à 34 ans dans un crash alors qu'il pilotait un Mig 15. Son nom a été donné à un cratère lunaire et à un astéroïde.

Corot (télescope spatial)

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CoRoT (pour COnvection, ROtation et Transits planétaires) est un télescope spatial destiné à l'étude de la structure interne des étoiles et à la recherche d'exoplanètes. Lancé le , CoRoT est le premier télescope en orbite consacré à la recherche d'exoplanètes, c'est-à-dire de planète tournant autour d'autres étoiles que le Soleil, et notamment de planètes telluriques. D'une masse de 630 kg sa charge utile est constituée d'un télescope afocal associé à une caméra grand champ. Il a été développé par l'agence spatiale française, le CNES, avec l'aide des autres nations européennes impliquées dans le spatial et sa mission s'est achevée en novembre 2012.


Programme spatial japonais

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Le programme spatial japonais regroupe l'ensemble des activités spatiales civiles ou militaires japonaises. Lancé au milieu des années 1950, le programme a à son actif de nombreuses réalisations qui ont fait du Japon la quatrième puissance spatiale de la planète. Après avoir développé de manière autonome les lanceurs Mu utilisant la propulsion à propergol solide, les ingénieurs japonais ont réussi avec la famille des H-II à maitriser les techniques les plus avancées en matière de propulsion (hydrogène liquide). Dans le domaine scientifique, le Japon place régulièrement en orbite des observatoires spatiaux et a développé une expertise dans l'observation du rayonnement X. Le Japon a obtenu des résultats plus mitigés dans le domaine de l'exploration du système solaire mais a devancé la NASA en réussissant à récupérer un échantillon de sol d'astéroïde grâce à sa sonde Hayabusa qui a par ailleurs démontré les capacités du Japon dans le domaine de la propulsion électrique. L'industrie spatiale japonaise a également développé une forte compétence dans le domaine des télécommunications, de l'Observation de la Terre et des applications spatiales militaires.

L'activité spatiale du Japon a longtemps été sous l'influence de la politique spatiale américaine ce qui s'est traduit notamment par une implication particulièrement importante dans le développement de la Station spatiale internationale (12,8 % des investissements contre 8,3 % pour l'Agence spatiale européenne) ainsi que le développement du vaisseau cargo HTV avec des retombées nettement positives comme la proportion élevée d'astronautes japonais dans l'équipage de celle-ci. Durant les années 1990, le programme spatial japonais est en crise : le climat économique au Japon ne permet plus de financer tous les projets retenus et plusieurs missions sont victimes de défaillances matérielles. Jusqu'en 2003, le programme spatial japonais était pris en charge par deux organismes : l'ISAS chargée des missions scientifiques et la NASDA plus tourné vers les applications spatiales. Cette situation qui entrainait la coexistence de deux familles de lanceurs et d'installations de lancement distinctes a cessé avec la création en 2003 de la JAXA réunissant les activités des deux organismes ainsi que celle du NAL organisme consacré à la recherche aéronautique.

Exploration de Mars par Curiosity

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L'exploration de Mars par Curiosity est le déroulement de la mission du rover de Mars Science Laboratory de la NASA sur la planète Mars depuis son atterrissage dans le cratère Gale le 5 août 2012. Le véhicule dispose de 75 kg d'équipements scientifiques et a pour objectif de déterminer si l'environnement martien a pu être favorable à l'apparition de la vie.

En décembre 2012, après avoir parcouru 700 mètres vers l'est, Curiosity s'est installé sur le site de Yellowknife Bay où il a découvert des indices d'un ancien lac ou d'un ancien delta aux eaux non acides. Après y avoir effectué des analyses durant six mois, il se dirige à présent vers le sud-ouest, en direction du Mont Sharp qui, avec son empilement de couches géologiques, constitue un objectif majeur. Début janvier 2016, Curiosity a franchi 13 km.

Gaia (satellite)

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Gaia est une mission spatiale astrométrique, consacrée à la mesure de la position, de la distance et du mouvement des étoiles, développée par l'Agence spatiale européenne (ESA). Le projet est retenu en 2000 comme pierre angulaire du programme scientifique Horizon 2000+. Le satellite Gaia est lancé avec succès le 19 décembre 2013, pour une mission de cinq ans. Il prend la suite du satellite Hipparcos, lancé en 1989, qui a brillamment démontré les capacités des engins spatiaux dans le domaine de l'astrométrie. Gaia a pour objectif de mesurer les caractéristiques de plus d'un milliard d'objets célestes (étoiles, astéroïdes, galaxiesetc.) jusqu'à la magnitude 20. Les données collectées devraient améliorer nos connaissances concernant la structure, la formation et l'évolution de la Voie lactée, mais également apporter des contributions significatives dans les domaines scientifiques traitant des planètes extrasolaires, du système solaire, des galaxies extérieures ainsi qu'en physique fondamentale.

Gaia est un satellite d'environ 2 tonnes qui utilise, pour effectuer ses mesures, deux télescopes formant des images se superposant sur un plan focal commun, constitué par 106 capteurs CCD de 4 500×1 966 pixels. Ceux-ci se répartissent entre trois instruments : un instrument astrométrique dédié à la mesure de la position et du déplacement des étoiles, un instrument spectrophotométrique qui mesure l'intensité lumineuse dans deux bandes spectrales et un spectromètre à haute résolution qui doit permettre notamment de calculer la vitesse radiale des des objets observés les plus lumineux. Placé autour du point de Lagrange L2, le satellite en rotation lente balaie l'ensemble de la voute céleste, de manière à avoir accumulé à l'issue de sa mission au minimum 60 observations de tous les objets identifiables par ses instruments. Pour pouvoir produire le catalogue attendu vers 2020 à partir des quelque 100 téraoctets de données collectées par Gaia, un consortium de laboratoires, baptisé DPAC, développe des programmes particulièrement complexes nécessitant une infrastructure informatique lourde.

Gravity Recovery and Interior Laboratory

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Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) est une mission spatiale américaine du programme Discovery de la NASA qui a réalisé un relevé très détaillé du champ de gravité de la Lune pour déterminer la structure interne de celle-ci. GRAIL utilise à cet effet 2 sondes spatiales, baptisées Ebb et Flow, qui sont placées en orbite autour de la Lune. La charge utile est identique à celle des satellites GRACE utilisés pour effectuer une analyse similaire du champ de gravité terrestre tandis que la plateforme dérive de celle du démonstrateur technologique XSS 11. Les deux sondes ont été lancées simultanément par une fusée Delta le 10 septembre 2011 depuis la base de lancement de Cap Canaveral. Après un transit de trois mois et demi par le point de Lagrange L1, les deux sondes placées en orbite basse autour de la Lune entament leur mission scientifique d'une durée de 90 jours.

Les sondes, en mesurant les variations de distance entre elles, permettent de dresser une carte précise du champ de gravité lunaire. Ces éléments, après rapprochement avec des données provenant d'autres sources, fournissent un éclairage sur l'épaisseur, la composition et la forme des différentes strates internes de la Lune. La mission s'est achevée le 17 décembre 2012 avec l'écrasement volontaire de Ebb et Flow sur le sol lunaire Les sondes spatiales GRAIL sont construites par Lockheed Martin sous la maîtrise d'ouvrage du Jet Propulsion Laboratory (NASA). Le volet scientifique est placé sous la direction du Massachusetts Institute of Technology.

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Le télescope spatial Hubble est un télescope spatial développé par la NASA avec une participation de l'Agence spatiale européenne qui est opérationnel depuis 1990. Son miroir de grande taille (2,4 mètres de diamètre), qui lui permet de restituer des images avec une résolution angulaire inférieure à 0,1 seconde d'arc ainsi que sa capacité à observer à l'aide d'imageurs et de spectroscopes dans l'infrarouge proche et l'ultraviolet lui permettent de surclasser pour de nombreux types d'observation les instruments au sol les plus puissants handicapés par la présence de l'atmosphère terrestre. Les données collectées par Hubble ont contribué à des découvertes de grande portée dans le domaine de l'astrophysique telles que la mesure du taux d'expansion de l'Univers, la confirmation de la présence de trous noirs supermassifs au centre des galaxies ou l'existence de la matière noire et de l'énergie noire.

Le développement du télescope Hubble démarre au début des années 1970 mais des problèmes de financement, de mise au point technique et la destruction de la navette spatiale Challenger repoussent son lancement jusqu'en 1990. Une aberration optique particulièrement grave est découverte peu après qu'il a été placé sur son orbite terrestre basse à 600 km d'altitude. Dès le départ le télescope spatial avait été conçu pour permettre des opérations de maintenance par des missions des navettes spatiales. La première de ces missions en 1993 est mise à profit pour corriger l'anomalie de sa partie optique. Quatre autres missions, en 1997, 1999, 2002 et 2009, permettent de moderniser les cinq instruments scientifiques et remplacer certains équipements défaillants ou devenus obsolètes. La dernière mission de maintenance, réalisée en 2009, immédiatement avant le retrait définitif des navettes spatiales, devrait, sauf imprévu, permettre au télescope Hubble de fonctionner jusqu'à la fin de la décennie 2010. Pour les observations dans l'infrarouge il devrait être remplacé vers 2018 par le télescope spatial James-Webb aux capacités supérieures.

Mars Express

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Mars Express est une sonde spatiale de l'Agence spatiale européenne (ESA) lancée le pour étudier la planète Mars. Il s'agit de la première mission d'exploration d'une autre planète du système solaire lancée par l'Agence européenne. Sa mission est de recueillir des données sur la surface, l'atmosphère, l'ionosphère et le sous-sol de la planète. La sonde comprend un orbiteur et un petit atterrisseur, Beagle 2, chargé de se poser sur la surface et de déceler d'éventuelles traces de vie.

Mars Express est développée dans un laps de temps relativement court en reprenant en partie l'architecture de la sonde Rosetta tandis que cinq des sept instruments ont été développés pour la sonde soviétique Mars 96. Elle est lancée le 2 juin 2003 par une fusée Soyouz et se place en orbite autour de Mars le 25 décembre de la même année. Toute trace de Beagle 2 est perdue peu après sa séparation avec la sonde principale.

Mars Express a obtenu de nombreux résultats scientifiques : détermination de la nature des calottes polaires et estimation du volume d'eau stockée, composition de l'atmosphère martienne et interactions de celle-ci avec le vent solaire, observation du cycle saisonnier de l'eau, cartographie tridimensionnelle des reliefs, détection de minéraux hydratés prouvant la présence par le passé d'eau sur de longues périodes à la surface et cartographie des régions concernées. La mission d'une durée initiale de 23 mois a été prolongée à plusieurs reprises et doit désormais s'achever fin 2016.

Programme Luna

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Le programme Luna regroupe toutes les missions spatiales automatiques lancées par l’Union soviétique vers la Lune entre 1959 et 1976. Vingt-quatre sondes spatiales font officiellement partie de ce programme mais il y en eut en réalité 45 en tout. Quinze de ces missions ont atteint leurs objectifs. Dès le début les considérations politiques visant à démontrer la supériorité du savoir-faire soviétique sur celui des États-Unis ont eu le pas sur les motivations scientifiques. Lorsque les enjeux de la Course à l'espace ont disparu, le programme Luna comme le programme homologue américain a pris fin.

Le programme Luna est à l'origine d'un grand nombre de premières dans l’exploration spatiale d'un point de vue à la fois technique : Luna 1 (1959) est le premier engin spatial à s'affranchir de l'attraction terrestre, Luna 2 (1959) est le premier objet artificiel à atteindre le sol lunaire, Luna 3 réalise la première photographie de la face cachée de la Lune (1959), Luna 9 (1966) est la première sonde à se poser en douceur sur le sol lunaire tandis que Luna 16 (1970) réalise le premier retour automatisé d'échantillon de sol d'un autre corps céleste que la Terre. Les missions Luna 17 (1970) et 21 (1973) emportent les premiers astromobiles (rover) qui vont parcourir plusieurs dizaines de km à la surface de la Lune. Sur le plan scientifique, même si beaucoup de questions importantes restent sans réponse à la fin du programme, le programme Luna comme les programmes homologues américains ont beaucoup fait progresser notre connaissance de la Lune : composition du sol lunaire, topographie de la face cachée de la Lune, champ gravitationnel lunaire, évolution de la distance entre la Terre et la Lune, températures et niveaux de radiation, ...

Mars Global Surveyor

MGS en orbite autour de Mars (vue d'artiste).

Mars Global Surveyor, également désignée par son sigle MGS, est une mission spatiale développée par le centre JPL de la NASA entre 1994 et 2006. Son objectif était d'étudier l'atmosphère et la surface de la planète Mars depuis une orbite héliosynchrone. La sonde spatiale devait répondre aux nombreuses interrogations soulevées par les données collectées dans le cadre du programme Viking lancé 20 ans auparavant portant sur la formation de la planète, la structure de sa surface et de son atmosphère ainsi que sur les processus dynamiques encore à l’œuvre.

L'agence spatiale américaine lance la conception de Mars Global Surveyor en 1994 à la suite de l'échec de la mission martienne Mars Observer. MGS reprend les principaux objectifs de celle-ci, mais, afin de limiter son coût, la sonde spatiale réutilise les instruments et les équipements développés pour Mars Observer. Elle est construite et testée en un temps record puis lancée en novembre 1996. Pour se placer sur son orbite de travail autour de Mars, la sonde spatiale inaugure le recours à l'aérofreinage qui permet de réduire la quantité d'ergols transportée et donc d'abaisser les coûts. Le déploiement incomplet d'un panneau solaire rallonge la phase d'aérofreinage qui s'achève en février 1999, soit 15 mois après la date prévue. La phase de recueil des données scientifiques débute alors et se prolonge jusqu'en octobre 2006 établissant un nouveau record de longévité.

Les découvertes réalisées grâce à la mission et les images spectaculaires prises par la caméra renouvellent l'intérêt des scientifiques mais également du grand public pour la planète Mars. L'altimètre laser de MGS dresse la première carte topographique de la planète. Le spectromètre infrarouge TES découvre des régions où abonde l'hématite grise qui pourrait signaler la présence d'eau dans le passé et qui sera à ce titre fera l'objet d'investigations poussées par les missions spatiales suivantes. Le magnétomètre détecte un magnétisme rémanent présent dans la croute de certaines régions qui constitue sans doute le vestige d'un champ magnétique qui s'est éteint il y a 4 milliards d'années. Enfin la caméra MOC fournit des images haute définition qui permettent de constater la complexité des paysages martiens, de découvrir de nombreuses formations originales comme les ravines et les trainées noires parfois associées potentiellement à la présence d'eau dans un passé lointain ou non, et plus généralement qui contribuent à reconstituer l'histoire de la planète.

MAVEN

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MAVEN est une sonde spatiale d'exploration de la planète Mars développée dans le cadre du programme Mars Scout de l'agence spatiale américaine, la NASA. Mars est aujourd'hui déserte, sèche, froide et dotée d'une atmosphère très ténue. Pourtant les indices géologiques recueillis par les engins spatiaux placés en orbite démontrent que la planète Mars était autrefois (il y a environ 4 milliards d'années) chaude et dotée d'une atmosphère suffisamment dense pour permettre à l'eau de couler à l'état liquide à sa surface. L'état actuel de l'atmosphère de Mars est probablement le résultat de l'action du vent solaire, flot de particules ionisées émis en permanence par le Soleil, qui en bombardant l'atmosphère de Mars, a progressivement conduit à son échappement. La disparition du champ magnétique martien au début de l'histoire de la planète a sans doute contribué à ce processus. MAVEN, qui doit se placer sur une orbite elliptique autour de Mars, a pour mission de déterminer les mécanismes à l'origine de la quasi disparition de son atmosphère. À cet effet ses instruments doivent étudier les caractéristiques de la partie supérieure de l’atmosphère de la planète exposée au bombardement solaire notamment en déterminant sa composition, mesurant le flux d'énergie solaire ainsi que le taux d'échappement actuel des différents gaz.

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

Pioneer Venus Multiprobe

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Pioneer Venus Multiprobe ou Pioneer Venus 2 (ou Pioneer 13) est une sonde spatiale de la NASA lancée en 1978 qui a étudié in situ l'atmosphère de la planète Vénus. La sonde spatiale est développée dans le cadre du programme Pioneer Venus qui comprenait également l'orbiteur Pioneer Venus Orbiter. Elle emporte 4 sondes atmosphériques larguées en différents points de la planète qui durant leur descente jusqu'au sol ont recueilli des données sur la composition de l'atmosphère. La mission a été une réussite et les informations ont permis de compléter les données collectées par les sondes spatiales du programme spatial soviétique Venera.

Pioneer Venus Orbiter

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Pioneer Venus Orbiter ou Pioneer Venus 1 (ou Pioneer 12) est une sonde spatiale de la NASA lancée en 1978 qui a étudié in situ l'atmosphère de la planète Vénus et cartographier sa surface en se plaçant en orbite autour de la planète. Développée dans le cadre du programme Pioneer Venus qui comprenait également Pioneer Venus Multiprobe elle a recueilli des données durant plus de 14 ans à l'aide de 12 expériences scientifiques. La mission a permis de compléter les données collectées par les sondes spatiales du programme spatial soviétique Venera.

Programme spatial de la Chine

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Le programme spatial de la République populaire de Chine a accompagné l'essor économique très rapide du pays durant les deux dernières décennies. La Chine dispose désormais d'une famille de lanceurs complète, les lanceurs Longue marche, et a mis sur pied des programmes couvrant l'ensemble de l'activité spatiale : satellites de télécommunications, d'observation de la Terre, météorologiques, navigation, satellites de reconnaissance militaire. Elle a lancé par ailleurs un programme spatial habité qui s'est traduit par un premier vol habité en 2003 et la mise en orbite d'un embryon de station spatiale, Tiangong 1 en 2011. La Chine a un plan de développement ambitieux qui comprend à court terme la réalisation d'une station spatiale en orbite basse, l'envoi de robots à la surface de la Lune ainsi que le développement d'une nouvelle famille de lanceurs Longue Marche 5.


Tuyère

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Une tuyère (tuyère propulsive dans le domaine de l'astronautique) est un conduit de section droite variable placé à l'arrière d'un moteur produisant des gaz de combustion chauds qui permet de transformer l'énergie thermique de ceux-ci en énergie cinétique. Pour atteindre cet objectif et en fonction du contexte de mise en œuvre, une tuyère peut être convergente, divergente ou comporter une section convergente et une autre divergente (tuyère de Laval). On trouve notamment des tuyères à l'arrière des moteurs à réaction équipant les avions et sur les moteurs-fusées propulsant les missiles, et les lanceurs).

Ulysses (sonde spatiale)

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Ulysses est une sonde spatiale développée conjointement par la NASA et l'Agence spatiale européenne qui avait pour objectif l'étude in situ des régions voisines du Soleil (l'héliosphère) de son équateur à ses pôles sur la durée d'un cycle solaire. Les mesures effectuées portaient plus particulièrement sur le vent solaire, le champ magnétique du Soleil et le milieu interstellaire local. Lancée en 1990 depuis la navette spatiale Discovery, la sonde a utilisé l'assistance gravitationnelle de Jupiter pour parvenir à quitter l'écliptique et se placer sur une orbite héliocentrique polaire.

Ulysses est le premier engin scientifique qui est parvenu à recueillir des données au niveau des hautes latitudes du Soleil. La mission prolongée à deux reprises s'est achevée en juin 2009 après que la sonde eut bouclé trois orbites autour du Soleil. Les douze instruments scientifiques ont fourni de nombreuses données et modifié certaines hypothèses communément avancées sur les caractéristiques du vent solaire et du champ magnétique dans la région des hautes latitudes du Soleil.

Venus Express

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Venus Express est une mission spatiale d'exploration du système solaire de l'Agence spatiale européenne (ESA) ayant pour objectif l'étude de la planète Vénus. La sonde spatiale Venus Express lancée en novembre 2005 s'est placée en avril 2006 sur une orbite très allongée de 24 heures autour de la planète. Elle a alors commencé à collecter des données détaillées sur sa structure, sa chimie et la dynamique de son atmosphère. Elle utilise à cet effet une combinaison d'instruments scientifiques comprenant un spectromètre, un spectro-imageur et une caméra fonctionnant dans des longueurs d'ondes allant de l'ultraviolet à l'infrarouge thermique ainsi qu'un analyseur de plasma et un magnétomètre.

Venus Express a été développée dans le cadre du programme spatial scientifique de l'ESA Horizon 2000+. La réutilisation de la plateforme mise au point pour Mars Express et d'instruments existants a permis de construire très rapidement la sonde spatiale à un coût modéré. Venus Express est la première mission d'exploration de l'ESA portant sur cette planète et la première à la visiter depuis le programme Magellan en 1994. La mission d'une durée initiale de 500 jours a été prolongée à quatre reprises et s'est achevée le 16 décembre 2014. Les instruments de la sonde spatiale ont fourni de nombreux résultats scientifiques.

XMM-Newton

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XMM-Newton est un observatoire spatial destiné à l'observation des rayons X mous (0,1 à 12 keV) développé par l'Agence spatiale européenne et lancé en 1999. Cet observatoire de grande taille combine à l'époque de son lancement une sensibilité spectroscopique exceptionnelle, une bonne résolution angulaire et un large champ d'observation. Le télescope est constitué de trois optiques Wolter montées en parallèle ayant chacune une surface collectrice de 1 500 cm² à 1 keV et une longueur focale de 7,5 m. Deux instruments analysent les photons collectés : le spectro-imageur EPIC et le spectromètre à haute résolution RGS. Enfin un télescope optique (OM) indépendant permet d'associer les sources X découvertes à leur équivalent optique.

XMM-Newton est utilisé notamment pour étudier toutes les sources des rayons X mous telles que la formation des étoiles au sein des pouponnières d'étoiles, les mécanismes qui conduisent à la formation des amas de galaxies, les processus liés à la présence des trous noirs supermassifs au cœur des galaxies, la distribution de la matière noire. XMM-Newton est la deuxième "pierre angulaire" du programme spatial scientifique européen Horizon 2000. Le télescope a complètement rempli ses objectifs et a permis, depuis son lancement, de nombreuses découvertes dans le domaine de l'astrophysique. Sa mission d'une durée initiale de deux ans a été prolongée à plusieurs reprises. Sa fin actuelle est programmée pour le 31 décembre 2014.

Programme Venera

Le programme Venera (russe : Венера, qui signifie « Vénus ») est une suite de missions spatiales automatiques développées par l'Union soviétique dans les années 1960 et 1970 pour étudier la planète Vénus. Au début de l'exploration spatiale, les caractéristiques de la planète, dont la surface est masquée par une épaisse couche de nuages, sont pratiquement inconnues. Le programme Venera est lancé dans le cadre de la Course à l'espace qui oppose l'Union soviétique aux États-Unis et constitue un enjeu autant politique que scientifique. Les sondes spatiales du programme Venera vont progressivement dévoiler la structure de l'atmosphère et certaines caractéristiques du sol vénusien. Le programme constitue le plus grand succès de l'astronautique soviétique dans le domaine de l'exploration du système solaire.

Après une série d'échecs entre 1961 et 1965 qui sont autant dus au lanceur Molnya utilisé qu'à la qualité des sondes spatiales construites, le programme est confié au bureau Lavotchkine. Celui-ci obtient une longue série de succès. Les premières données in situ sur l'atmosphère vénusienne sont renvoyées par la mission Venera 4 en 1967. Venera 7 réussit à se poser sur le sol intact malgré la pression écrasante de 93 atmosphères. Venera 8 fournit les premières données depuis le sol. En 1975 le programme inaugure un nouveau type de sonde de 5 tonnes particulièrement bien équipé en instrumentation scientifique et lancé par la fusée Proton. La première mission ayant recours à ce modèle, Venera 9, est lancée en 1975. Les missions suivantes qui s'achèvent en 1981 avec Venera 14 ramènent une moisson de données sur l'atmosphère de Vénus ainsi que les premières photos de sa surface. Le programme se conclut par les orbiteurs Venera 15 et Venera 16 qui dressent une première carte de la surface de la planète à l'aide d'un radar capable de percer la couche nuageuse. Le programme Vega en 1985, constitue un prolongement du programme Venera.

Galileo (sonde spatiale)

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Galileo est une sonde spatiale américaine développée par la NASA qui avait pour mission d'étudier la planète Jupiter et ses lunes. Ce projet complexe et coûteux développé avec une participation de l'Allemagne rencontre de nombreux problèmes budgétaires au cours de sa conception avant de subir un retard important à la suite de l'accident de la navette spatiale Challenger qui repousse son lancement de trois ans. La sonde d'une masse de 2,2 tonnes comprend un orbiteur et une sonde atmosphérique chargée d'analyser in situ l'atmosphère de Jupiter. Les deux engins emportent 22 instruments scientifiques.

Galileo est lancée le par la navette spatiale américaine Atlantis. Après un voyage de 6 ans, au cours duquel elle a recours à l'assistance gravitationnelle de la Terre à deux reprises ainsi qu'à celle de Vénus, la sonde se place en orbite autour de Jupiter le . Elle circule sur une orbite de deux mois qu'elle parcourt à 35 reprises au cours de la phase scientifique de la mission qui s'achève après deux prolongations en 2003.

Galileo collecte de nombreuses informations scientifiques malgré l'indisponibilité de son antenne grand gain qui n'a pas pu être déployée limitant fortement le volume de données transmis. Galileo précise les éléments recueillis par les sondes qui l'avaient précédé notamment Voyager 1 et Voyager 2. L'atmosphère de Jupiter, sa magnétosphère et ses principales lunes sont longuement étudiées. La sonde atmosphérique larguée peu avant l'arrivée sur Jupiter détecte beaucoup moins d'eau que prévu, remettant en question les théories sur la formation de Jupiter et celle du système solaire. Parmi les faits les plus marquants, elle découvre la présence d'un océan d'eau liquide sous la surface gelée d'Europe, une des lunes galiléennes de Jupiter, la présence du champ magnétique de Ganymède et effectue le premier survol d'un astéroïde au cours de son transit entre la Terre et Jupiter. Au cours de sa mission la sonde prend 14 000 images de grande qualité.

Helios (sonde spatiale)

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Helios 1 et Helios 2 sont deux sondes spatiales développées par la république fédérale d'Allemagne avec une participation importante de la NASA et lancées en 1974 et 1976. Placées en orbite autour du Soleil les deux sondes ont étudié durant plus de 10 ans à l'aide de leurs 10 instruments les manifestations de l'astre durant un cycle solaire complet, les caractéristiques du milieu interplanétaire telles que le champ magnétique, le vent solaire, les rayons cosmiques et la poussière interplanétaire. Helios est le premier programme interplanétaire d'une nation européenne et constitue une réussite à la fois technique et scientifique.


Neil Armstrong

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Neil Alden Armstrong (1930-2012) est un astronaute américain, pilote d'essai, aviateur de l'United States Navy et professeur. Il est le premier homme à avoir posé le pied sur la Lune dans le cadre de la mission Apollo 11. Armstrong obtient une licence en aéronautique à l'Université Purdue. Il suit une formation de pilote d'avion à réaction. Basé sur le porte-avions USS Essex, il participe à la guerre de Corée. Après avoir obtenu son diplôme, il intègre, en 1955, le NACA ancêtre de la NASA. Devenu pilote d'essai, il effectue plus de 900 vols pour mettre au point des bombardiers et des chasseurs ; il pilote également les avions-fusées expérimentaux Bell X-1B, Bell X-5 et North American X-15 .

En 1962, il rentre dans le corps des astronautes de l'agence spatiale américaine, la NASA. En 1966, Armstrong effectue son premier vol spatial à bord de Gemini 8 et réalise le premier amarrage entre deux engins spatiaux. Il est sélectionné comme commandant d'Apollo 11, la première mission à se poser sur la Lune. Le , il pilote le module lunaire Apollo qui alunit. Avec son copilote Buzz Aldrin, Armstrong réalise une sortie extravéhiculaire d'une durée de deux heures vingt qui constitue les premiers pas de l'homme sur un autre corps que la Terre. Immédiatement après sa mission, Armstrong quitte le corps des astronautes. Il occupe un temps un poste d'enseignant dans le domaine aérospatial et sert de porte-parole pour le compte de plusieurs sociétés américaines.

Fusée Vega

Vega (en italien Vettore Europeo di Generazione Avanzata c'est-à-dire Lanceur Européen de Génération Avancée) est un lanceur léger de l'Agence spatiale européenne (ESA) développé sous maîtrise d’œuvre italienne dont le premier vol a eu lieu le depuis le centre spatial de Kourou en Guyane. Le lanceur permet de placer en orbite basse une charge utile pouvant aller de 300 kg à 2,3 tonnes et 1,5 tonne sur une orbite polaire de 700 km. Les lancements de Vega, qui sont commercialisés par Arianespace, ont lieu depuis l'ensemble de lancement ELV à Kourou (Guyane) qui a été aménagé à cet effet. L'Agence spatiale européenne table sur un à deux lancements par an dans un premier temps.

Vega comporte quatre étages dont les trois premiers sont à propergol solide. Le premier étage, dérivé du propulseur d'appoint EAP d'Ariane 5, utilise, pour la première fois sur un étage à propulsion solide de cette taille, une enveloppe réalisée en fibre de carbone pré-imprégnée de résine époxy au lieu de l'acier, ce qui permet d'abaisser fortement la masse à vide. Cette évolution pourrait être appliquée dans le futur aux EAP, permettant d'améliorer sensiblement les performances du lanceur Ariane 5. Le coût de développement du lanceur se monte à 710 millions d'euros, plus 400 millions d'euros au titre du programme d'accompagnement VERTA qui finance les cinq premiers vols ainsi qu'une amélioration des performances.

Apollo 17

Insigne de la mission Apollo 17.

Apollo 17 ( - ) est la dernière mission du programme spatial Apollo à emmener des hommes à la surface de la Lune. Avec cette mission, l'agence spatiale américaine, la NASA, conclut le projet lancé en 1961 par le président John F. Kennedy qui avait pour objectif d'amener des hommes sur la Lune. Apollo 17 est, comme Apollo 15 et 16, une mission de type J, caractérisée par un important volet scientifique. Le module lunaire utilisé permet aux astronautes de séjourner 3 jours sur la surface de la Lune ; les sorties extra-véhiculaires peuvent durer jusqu'à huit heures tandis que la mobilité des astronautes est accrue grâce au rover lunaire ; le vaisseau Apollo emporte des expériences scientifiques mises en œuvre en surface mais également en orbite.

Le site d'atterrissage retenu, la vallée Taurus-Littrow, fait partie d'une région de hauts plateaux : ceux-ci constituent un objectif scientifique majeur car cette formation géologique, fréquente sur la Lune, n'a pu être étudiée par les missions précédentes. La vallée semble par ailleurs avoir conservé des traces d'activité volcanique récente. L'étude sur place de ces formations ainsi que les échantillons de roches et de sol ramenés sur Terre, doivent fournir des informations structurantes sur la géologie de la Lune. Pour remplir cette mission l'équipage d'Apollo 17 comprend le pilote du vaisseau Apollo, Ronald Evans, qui reste en orbite autour de la Lune, le commandant Eugene Cernan et le copilote du module lunaire Harrison H. Schmitt qui est le premier civil à faire partie d'une mission spatiale de la NASA. Schmitt est un géologue dont les connaissances vont faciliter l'étude sur le terrain et la collecte des roches lunaires.

La fusée Saturn V emportant le vaisseau Apollo 17 décolle du Centre spatial Kennedy le 7 décembre 1972. Le module lunaire se pose le 11 décembre sur le site d'atterrissage prévu. Cernan et Schmitt enchainent au cours de leur séjour trois sorties extravéhiculaires sur le sol lunaire d'une durée totale de 22 heures 4 minutes au cours desquelles ils collectent 110 kilogrammes de roches lunaires et parcourent à bord de leur véhicule 36 kilomètres établissant un nouveau record dans tous ces domaines. Le module lunaire redécolle sans encombre de la surface de la Lune et le vaisseau Apollo, après un voyage de retour sans incident, amerrit dans l'océan Pacifique le 19 décembre. Apollo 17 est un succès sur le plan scientifique et démontre une remarquable fiabilité des équipements. Mais le programme Apollo, victime d'arbitrages budgétaires et d'un certain désintérêt des politiques pour les enjeux scientifiques, se conclut avec cette mission qui reste en 2012 la dernière à avoir emmené des hommes sur la Lune.

Lunar Reconnaissance Orbiter

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Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) est une sonde spatiale de type orbiteur de la NASA lancée en 2009 dont l'objectif est d'étudier la Lune depuis son orbite. LRO fait partie du programme Lunar Precursor Robotic dont l'objectif était d'effectuer des reconnaissances approfondies de notre satellite notamment pour préparer les missions habitées du programme Constellation d'exploration lunaire abandonné début 2011. LRO, dont la masse totale est de 1916 kg, embarque 7 instruments scientifiques dont notamment des caméras en lumière visible, un radiomètre infrarouge, un spectromètre ultraviolet, et différents instruments destinés à détecter la présence d'eau. LRO est placée sur une orbite particulièrement basse de 50 km autour de la Lune qui lui permet d'effectuer des observations extrêmement détaillées de la surface. Le système de télécommunication est dimensionné pour transférer le très grand volume de données qui en découle. Les objectifs de la sonde sont de dresser une carte à haute résolution de la Lune, tenter de détecter la présence d'eau au niveau des régions polaires, définir un système géodésique complet et évaluer l'intensité du rayonnement ionisant d'origine cosmique.

LRO a été lancée le 18 juin 2009 par un lanceur Atlas V depuis la base Cap Canaveral, avec une deuxième sonde lunaire Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS) ayant une mission complémentaire. Les instruments de la sonde ont permis de dresser une carte topographique (avec le relief) et une carte bidimensionnelle de la Lune d'une précision inégalée. La mission, d'une durée initiale de un an, a été prolongée en septembre 2010 de 3 années supplémentaires.

Phobos-Grunt

Phobos-Grunt (en russe : Фобос-Грунт c'est-à-dire sol de Phobos) est une mission spatiale russe dont l'objectif est d'étudier Phobos, un des 2 satellites naturels de la planète Mars. Après s'être placée en orbite autour de Mars la sonde spatiale d'environ 2 tonnes doit effectuer une première phase d'étude à distance de la lune et de l'environnement de Mars d'une durée de quelques mois. La sonde se posera ensuite sur le sol de Phobos pour étudier ses caractéristiques durant une année. Phobos-Grunt comprend un module chargé de ramener sur Terre un échantillon du sol de Phobos (environ 200 g) dont la date de retour est planifiée en aout 2014. Pour mener à bien ses investigations Phobos-Grunt emporte une vingtaine d'instruments scientifiques dont certains développés en collaboration avec des organismes de recherche de plusieurs de pays européens tels que l'Allemagne, la France, l'Italie et la Suisse. La sonde a été lancée par une fusée Zenit-Fregat le 8 novembre 2011 après un premier report en 2009 mais n'a pu être injectée sur son orbite martienne comme prévu.

La lune Phobos est sans doute un ancien astéroïde capturé par Mars. Un des objectifs de Phobos-Grunt est de confirmer cette origine. Les données collectées pourraient également fournir des indices sur les débuts du système solaire ainsi que sur l'histoire de Mars. La sonde emporte le micro-satellite chinois Yinghuo 1 qui doit être placé en orbite autour de Mars pour étudier les interactions entre l'atmosphère de la planète et le vent solaire.

Hipparcos

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Le satellite Hipparcos (HIgh Precision PARallax COllecting Satellite, satellite de mesure de parallaxe à haute précision) est un projet de l'Agence spatiale européenne dédié à la mesure de la position, la parallaxe et le mouvement propre des étoiles. Le satellite a été utilisé pour mesurer la distance de plus de 2,5 millions d'étoiles situées à moins de 500 années-lumières de la Terre. Les résultats ont permis de produire trois catalogues d'étoiles : les catalogues Hipparcos, Tycho et Tycho 2. Le satellite porte le nom de l'astronome grec Hipparque, qui compila un des premiers catalogues d'étoiles. Le projet est proposé en 1980. Le satellite est lancé le par un lanceur Ariane IV. Le satellite devait être initialement placé sur une orbite géostationnaire mais, à la suite d'une panne du moteur d'apogée, Hipparcos reste sur l'orbite de transfert très elliptique. Malgré ce problème, les objectifs scientifiques ont pu être remplis. Les communications avec le satellite se sont interrompues le .

Les catalogues dressés grâce à Hipparcos ont permis de nombreux progrès dans notre connaissance d'une part des étoiles et de leur évolution d'autre part des structures des galaxies et de leur dynamique. Il a permis des progrès dans des domaines aussi divers que la détermination de l'age de l'univers, le taux de formation des étoiles, les stratégies de recherches d'exoplanètes, la détermination des ages glaciaires. L'Agence spatiale européenne a décidé en 2000 de lui donner un successeur. Le satellite Gaia, dont le lancement est prévu en 2013, doit permettre d'établir un catalogue 50 fois plus précis qu'Hipparcos étendu à un milliard d'étoiles.


Falcon 9

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La fusée Falcon 9 est un lanceur réutilisable développé par la société américaine SpaceX. Le premier tir a eu lieu le 4 juin 2010 et le lanceur a atteint la plupart des objectifs en plaçant en orbite une maquette du cargo spatial SpaceX Dragon développé également par la société. Le Falcon 9 peut selon son constructeur placer une charge utile de 10,45 tonnes en orbite basse et de 4,5 tonnes en orbite de transfert géostationnaire. L'objectif de la société SpaceX est de fournir un lanceur permettant d'abaisser fortement le coût des mises en orbite. SpaceX a signé en décembre 2008 un contrat avec la NASA pour assurer une partie du ravitaillement de la Station spatiale internationale jusqu'à 2015 à l'aide du lanceur Falcon 9 et du cargo spatial SpaceX Dragon. Le lanceur est conçu, selon son constructeur, avec une marge de sécurité qui lui permet de placer en orbite un vaisseau avec équipage mais aujourd'hui aucun vol de ce type n'est planifié. Une version Heavy (lourde) du Falcon 9, pouvant placer jusqu'à 32 tonnes en orbite basse, est à l'étude.

Le Falcon 9 est le premier lanceur de moyenne puissance développé par un opérateur privé. Une autre première remarquable est que tous les composants (avionique, moteur, étages) ont été conçus spécifiquement par SpaceX alors que les sociétés œuvrant dans le secteur se contentent généralement d'assembler des composants existants.