Mars Express/Beagle 2 Chronologie de la mission

Du 2 juin au 19 décembre 2003 – Phase de croisière

La première opération clé après le lancement a été la libération de la structure de connexion entre la sonde Beagle 2 et Mars Express. Cette opération a été réalisée avec succès au troisième jour du vol grâce à l’unité PFU (Pyrotechnic and Frangibolt Unit) conçue, fabriquée et testée par EADS Astrium. Par la suite, la sonde n’était plus attachée à son vaisseau que par le mécanisme SUEM (Spin Up and Ejection Mechanism). Entre juillet et septembre, la sonde a été mise sous tension plusieurs fois afin de vérifier que tout allait bien et, en octobre, des essais de chargement de logiciels ont été réalisés avec succès et la batterie embarquée a été chargée. Les versions finales des logiciels et des paramètres ont été transmises à la sonde en novembre. Le 17 décembre auront lieu les préparatifs finaux de l’éjection, l’éjection elle-même étant programmée pour le matin du 19 décembre.

EADS Astrium est responsable de la gestion et de la conception système de l’ensemble des équipements et du logiciel utilisé pendant la phase de croisière.

Du 19 au 25 décembre – Phase d’approche

Le 19 décembre, Mars Express mettra à feu ses propulseurs et corrigera ensuite sa trajectoire inter-planétaire pour libérer correctement Beagle 2, à 5 jours de Mars. Mars Express orientera Beagle 2 très précisément afin que celui-ci touche un point bien précis de l’atmosphère de Mars, 5 jours plus tard. Lors de l’éjection, le SUEM mettra la sonde en rotation et lui impulsera une faible vitesse à l’éjection. Cette vitesse permettra d’éloigner la sonde du vaisseau d’une façon bien définie et la rotation stabilisera la sonde pendant la phase d’approche et l’entrée dans l’atmosphère. Les 68,8 kg de la sonde suivront une trajectoire balistique. La sonde restera hors tension pour l’essentiel des 5 millions de kilomètres de la phase d’approche. Ensuite, quelques heures avant d’entrer dans l’atmosphère de Mars, un temporisateur embarqué la mettra sous tension et démarrera l’ordinateur de bord.

Immédiatement après la libération de la sonde, Mars Express mettra à feu son moteur principal. Les manoeuvres d’insertion sur Mars, menées avec ce moteur principal, seront complétées par les propulseurs de régulation d’attitude. Ces manoeuvres amèneront Mars Express sur une orbite elliptique au-dessus de notre planète voisine. Après la capture initiale, Mars Express entrera dans son orbite finale, survolant les pôles de Mars, grâce aux démarrages répétés de ses moteurs de régulation d’attitude. A partir de ce moment-là, l’orbiteur fera le tour de la Planète Rouge toutes les 7,5 heures. Sur son orbite elliptique, la sonde passera au plus près à 250 kilomètres de la surface et au plus loin à 11 500 kilomètres.

Pendant que Mars Express sera dans la partie de l’ellipse la plus proche de la planète, ses 7 instruments scientifiques pourront étudier Mars. Cette phase durera de 30 à 60 minutes par orbite. Dans ce délai, le vaisseau pointera au nadir, lors des passages au péricentre, afin de collecter les données scientifiques envoyées par l’atterrisseur Beagle 2, qu’il enregistrera à son bord ; ces données seront transférées pendant les sessions de communication avec la Terre, pour lesquelles Mars Express se stabilisera sur ses 3 axes en direction de la Terre.

25 décembre 2003 – Phase d’entrée dans l’atmosphère, de descente et d’atterrissage

Le grand défi reste la décélération de la sonde Beagle 2, partant de 21 000 km/heure à son entrée dans l’atmosphère, pour atteindre une vitesse nulle au contact avec la surface de la planète, sans utilisation de systèmes de propulsion complexe. La décélération initiale est due à la traînée atmosphérique, un bouclier d’un matériau semblable au liège protégeant les équipements internes contre des températures pouvant atteindre les 1 600 °C. Les accéléromètres embarqués suivront le profil de décélération et un logiciel actionnera en séquence le mortier déployant le premier parachute, le largage des boucliers arrière et avant et le déploiement du parachute principal mesurant 10 m de diamètre. Ces opérations ralentiront l’atterrisseur jusqu’à 57 km/heure. Quelques centaines de mètres au-dessus de la surface, un altimètre radar installé dans la structure de l’atterrisseur déclenchera le déploiement de trois « airbags » de protection à gaz, qui amortiront l’atterrissage. Toute la séquence, depuis l’entrée dans l’atmosphère à l’impact durera moins de 6 minutes. Ensuite, les « gasbags » rebondiront sur la surface de la planète pendant plusieurs minutes avant de se stabiliser. Ils se décrocheront alors et l’atterrisseur tombera sur le sol d’une hauteur d’environ un mètre. Une système de protection anti-choc interne à la structure de l’atterrisseur protégera de l’impact les équipements essentiels.

Là encore, EADS Astrium est responsable de la gestion et de la conception système de l’ensemble du matériel et du logiciel utilisé pendant la phase d’entrée dans l’atmosphère, de descente et d’atterrissage. En outre, EADS Astrium a conçu la structure du bouclier arrière et a géré la conception et la fabrication du parachute principal. EADS Space Transportation a fourni la protection thermique du bouclier avant et de la face arrière.

A partir du 25 décembre – Ouverture et opérations scientifiques

Après s’être stabilisé, l’ordinateur embarqué libérera automatiquement la bande de fermeture et déploiera le couvercle à partir du panneau. Au cas où la sonde se poserait à l’envers, l’articulation motorisée sera capable de déployer la base à partir du couvercle. Ensuite, les panneaux solaires se déploieront, avec un arrêt automatique s’ils venaient à toucher un rocher. L’ordinateur passera alors l’électronique de l’atterrisseur en mode sécurisé, démarrera le chargement de la batterie et, le moment venu, tentera de communiquer avec le premier relais satellite à sa portée (le Mars Odyssey de la NASA). Le logiciel lancera également une photographie panoramique de son environnement pour la transmettre à la Terre avant le déploiement du bras robot. En incorporant une conception innovante et des techniques de packaging, l’atterrisseur Beagle 2 a pu atteindre le ratio le plus haut jamais atteint entre la masse des instruments scientifiques et la masse de l’atterrisseur et de sonde. L’atterrisseur ne pèse que 33,2 kg, dont 11,4 kg d’instruments.

Après que l’appareil aura été déclaré sain, les opérations scientifiques pourront commencer. Un élément clé de ces opérations de surface sera le bras robot à 3 articulations et 5 degrés de liberté. Il permettra aux instruments PAW de s’approcher des rochers et au présentoir, portant un dispositif de forage, un robot fouisseur et une meule, de récupérer des échantillons pour analyse par le Gas Analysis Package.

EADS Astrium est responsable de la gestion et de la conception système de l’ensemble du matériel et du logiciel utilisé pendant cette phase, à l’exception des instruments. EADS Astrium a également assuré la conception, la fabrication et les essais du coeur de l’électronique, de l’articulation du panneau principal et des panneaux solaires, de la bande de fermeture, du bras à instrument et de la conception de la structure du panneau de l’atterrisseur et du panneau solaire.