L’arrivée sur Mars

Le programme Mars Express, première mission interplanétaire en Europe, a constitué un énorme défi, technique et financier, pour l’industrie européenne emmenée par EADS Astrium, qui a conçu, développé et testé le satellite en moins de 4 ans, tout en respectant un budget ~ 3 fois inférieur aux budgets des missions scientifiques précédentes. Cet objectif a été atteint grâce à une approche totalement nouvelle dans le domaine technique (construction d’une mission à partir de briques de base existantes), et dans le domaine du management du Projet.

Depuis le lancement effectué le 2 juin du cosmodrome de Baikonour au Kazakhstan, les équipes de l’Agence Spatiale Européenne (ESA) et d’EADS Astrium, maître d’oeuvre du satellite et de la sonde Beagle 2, sont mobilisées pour préparer l’arrivée sur Mars. Une activité essentielle pendant cette période consiste à calculer avec précision la trajectoire du satellite et les éventuelles corrections à y apporter pour l’amener sur le point visé au voisinage de Mars. Pour satisfaire à cette contrainte, plusieurs stations sol sont utilisées : Darmstadt, Allemagne, où se situe le centre de contrôle du satellite, Toulouse où a été conçu le satellite, New Norcia, en Australie, et Kourou, en Guyane française mais également les antennes américaines du Deep Space Network (DSN). A partir de mi-décembre, plusieurs opérations critiques vont s’enchaîner pour amener le satellite (l’orbiteur) et la sonde Beagle 2 (le Lander) sur leurs objectifs opérationnels.

Tout commencera le 16 décembre 2003 avec une correction finale de l’orbite du satellite permettant d’affiner la trajectoire d’impact visant le site d’atterrissage (Isidis Planitia) de la sonde Beagle 2. Beagle 2 ne disposant d’aucun système de propulsion propre, une manoeuvre du satellite sera commandée pour atteindre l’attitude nécessaire à l’orientation de la sonde Beagle 2. Le 19 décembre, Beagle 2 sera séparé puis éjecté du satellite à la vitesse de translation requise accompagnée d’une vitesse de rotation assurant sa stabilité. Désormais, Beagle 2 et son vaisseau mère Mars Express suivront leurs propres destinées et ne renoueront le contact par communications qu’à partir de mi janvier. A l’issue de l’éjection de la sonde, une nouvelle manoeuvre de correction d’orbite sera effectuée pour sortir le satellite de sa trajectoire de collision avec Mars et l’amener sur une trajectoire visant le point d’insertion (à 260 kms de la surface martienne) de sa future orbite de révolution autour de Mars.

Le jour de Noël sera la prochaine étape de cette suite d’évènements. C’est en effet le jour de Noël que sont prévus « l’atterrissage » de la sonde Beagle 2 et la manoeuvre critique d’insertion du satellite Mars Express autour de la planète. Cette opération est essentielle pour la suite de la mission. A l’aide de son système de propulsion, et plus particulièrement de son moteur principal doté d’une poussée de 400 N, Mars Express devra freiner sa vitesse (delta V = 820 m/s), pendant une durée de l’ordre de 40 minutes, pour réussir sa capture. Les premières informations confirmant la capture du satellite autour de Mars seront reçues quelques heures après l’opération qui démarrera le 25 Décembre à 4 heures du matin, heure locale. Une fois réalisée cette manoeuvre, le satellite décrira une orbite très elliptique de période 10 jours avec un apoastre d’altitude ~ 200 000 kms. Cinq manoeuvres successives s’enchaîneront ensuite pour atteindre vers mi Janvier l’orbite finale retenue (orbite quasi polaire, période 7,6 h, apoastre à 11 600 kms, périastre à 260 kms) permettant d’offrir les meilleures conditions d’observation pour les instruments scientifiques embarqués à bord de Mars Express.

Pendant le temps où le satellite Mars Express sera opéré pour atteindre son orbite finale, Beagle 2 aura rejoint la surface de Mars après une série d’étapes complexes. Beagle 2 rentrera en effet dans l’atmosphère martienne à une vitesse de plusieurs milliers de km/h. Le freinage atmosphérique qui en résultera conduira à réduire sa vitesse jusqu’à ~ 1 600 km/h, vitesse à laquelle seront déployés ses parachutes pour achever sa réduction de vitesse. En approche finale, des airbags seront déployés pour amortir sa chute lors du contact avec le sol martien.

Le programme d’observations scientifiques, sur lequel les nombreux laboratoires européens travaillent déjà, pourra alors démarrer pour Mars Express et Beagle 2. Le satellite Mars Express alternera les phases d’observation scientifique de la surface de Mars avec les phases de communication, d’une part avec la Terre pour transmettre les données scientifiques recueillies par ses propres instruments, d’autre part en servant de relais entre Beagle 2 et la Terre.