À la Conquête de l'Espace

Discussion dans 'Bibliothèque Wladbladi' créé par titegazelle, 8 Février 2013.

  1. titegazelle

    titegazelle سُبحَانَ اللّهِ وَ بِحَمْدِهِ Membre du personnel

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    Histoire du vol spatial


    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 XX[SUP]e[/SUP] siècle, grâce au développement de 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 XX[SUP]e[/SUP] 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 XX[SUP]e[/SUP] siècle, seulement cinquante ans après les débuts de la conquête de l'espace, le paysage a déjà beaucoup changé : 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 à 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. Abandonnés depuis quarante ans, les projets d'envoi d'hommes, voire de colonisation sur la Lune ou Mars ont été remis à jour, sans toutefois aucune certitude quant à la volonté réelle de les mener à terme.


    Les balbutiements

    Les utopies


    L'idée de voyager dans l'espace, d'atteindre une autre planète ou la Lune est très ancienne; les premiers rares récits à ce sujet étaient assez fantaisistes, car leur but n'était pas technique mais philosophique. Ainsi, lorsqu'en 125 environ, le SyrienLucien de Samosate écrivit en grec Une histoire vraie (ληθ διηγήματα), un récit relatant le voyage d'Ulysse jusqu'à la Lune dans une panse de baleine, où il assiste à une guerre entre les Sélénites et les habitants du Soleil, Samosate critiquait en fait la société de son époque.

    Les premières fusées furent des armes, loin de la vision spatiale que nous en avons aujourd'hui. Elles furent inventées en Chine, aux alentours du XIII[SUP]e[/SUP] siècle. La première trace écrite de leur utilisation est la chronique de Dong Kang mu, en 1232, qui raconte leur utilisation par les Mongols lors de l'attaque de la ville de Kaifeng; il est d'ailleurs possible que le concept de fusée ait été propagé par eux lors de leur invasion de l'Eurasie. Les fusées sont alors des tubes de papier ou de carton contenant de la poudre, dont les tirs sont aléatoires et dangereux même pour leurs servants. Il existe en Chine le mythe de Wan Hu, fonctionnaire chinois du XVI[SUP]e[/SUP] siècle qui aurait tenté d'atteindre la Lune à l'aide d'une chaise sur laquelle étaient montées 47 fusées. Malgré les améliorations apportées petit à petit aux fusées, par l'ajout d'une baguette de guidage, ou d'ailettes de stabilisation, ou par l'utilisation de corps en fer, techniques qui les rendaient plus sures, plus stables et plus puissantes, l'artillerie finit par remplacer leur fonction d'arme.



    Puis, en 1648, l'évêque anglais Francis Godwin écrivit le Voyage chimérique au monde de la Lune, et en 1649, Hercule Savinien Cyrano de Bergerac décrivit huit techniques possibles pour voler jusqu'à la Lune, et quatre pour atteindre le Soleil. L'un de ces procédés consistait en plusieurs fusées à poudre allumées successivement, approche comparable aux fusées à étage modernes. Pour autant, ces textes restaient toujours à but philosophique, et non technique ou anticipatif.

    Le sujet devint plus courant et plus technique au XIX[SUP]e[/SUP] siècle, malgré encore de nombreuses invraisemblances. Ainsi, le roman De la Terre à la Lune de Jules Verne, édité en 1865 et diffusé mondialement, raconte un voyage vers la Lune à bord d'un obus tiré par un canon géant. Si Jules Verne fit l'erreur de ne pas réaliser que les voyageurs seraient tués par l'énorme accélération due au tir, il expliqua à juste titre dans son roman que le corps du chien accompagnant les héros, largué depuis le vaisseau en déplacement dans l'espace, continuerait son mouvement sur une trajectoire parallèle au vaisseau. Ce phénomène, exact mais peu intuitif, montre l'approche scientifique du sujet faite par l'auteur.
    Dans Un habitant de la planète Mars écrit par Henri de Parville en 1865, de nombreuses sciences furent utilisées afin de déduire l'origine martienne d'un corps extraterrestre sur terre. Achille Eyraud imagina en 1865 dans Voyage à Vénus un vaisseau à réaction. Plus tard, en 1901, H. G. Wells publie Les 1[SUP]er[/SUP] hommes dans la Lune, roman dans lequel le voyage dans l'espace est permis grâce à un matériau nommé 'cavorite' qui annule les effets de la pesanteur.


    Les idées et les essais des pionniers


    Tous ces récits restèrent utopiques malgré les tentatives d'explications et d'inventions techniques, et très peu de gens considéraient sérieusement le voyage dans l'espace. Pour autant, les sciences et techniques de l'époque commençaient à permettre, si ce n'est de les accomplir, des essais sérieux sur le décollage et la libération de la pesanteur terrestre.
    Au début du XX[SUP]e[/SUP] siècle, en Russie, un instituteur nommé Constantin Tsiolkovski réfléchit à un «engin à réaction» pouvant atteindre une vitesse nécessaire à la mise en orbite, et permettant d'évoluer dans le vide spatial. Il imagina les fusées à étages, le concept de station spatiale, l'utilisation de combustibles liquides par mélange de comburant et carburant en remplacement de la poudre qui ne peut pas brûler dans le vide de l'espace, et qui n'était alors pas assez puissante. Il écrivit des textes compilant ses idées, mais limité par les technologies de l'époque, il ne passa pas à la pratique. Assez peu reconnu du temps de sa vie, il est rétrospectivement considéré comme un pionnier.

    Quelques années après, à partir de 1909, Robert Goddard, un enseignant d'université aux États-Unis travailla sur la réalisation de fusées à étages et à propulsion liquide, pour lesquelles il déposa des brevets. Il commença à fabriquer lui-même des prototypes, puis fut financé par le Smithsonian Institute, et, lors de la 1[SUP]re[/SUP] guerre mondiale, par l'armée américaine. Alors que Constantin Tsiolkovski était passé assez inaperçu de ses compatriotes, lui fut la cible de moqueries de la part des journalistes de l'époque. Par exemple, le 13 janvier 1920, l'éditorial du New York Times critiqua les idées de Goddard, allant même jusqu'à l'accuser d'ignorance : «...] Of course he only seems to lack the knowledge ladled out daily in high schools» («Il semble qu'il lui manque les connaissances du niveau de l'école secondaire»); le journal s'excusera le 17 juillet 1969 alors que l'équipage d'Apollo est en route pour la Lune («The Times regrets the error»). Goddard vit sa première fusée à propulsion liquide, 'Nell', quitter le sol le 16 mars 1926, pour un vol de 2,5 secondes et de 13 mètres de haut. Grâce au financement du financier Daniel Guggenheim, il déménagea à Roswell, au Nouveau-Mexique. Malgré tout, la qualité de ses travaux ne fut que très peu reconnue par le public ou l'armée de son vivant.

    Dans le même temps en Allemagne, Hermann Oberth travailla lui aussi sur les fusées, et publia en 1923 sa thèse La fusée dans les espaces interplanétaires (pour un doctorat qui lui sera refusé), puis le livre Le voyage dans l'espace en 1929. Ses idées furent mieux accueillies, dans une Allemagne en renaissance, où les fusées étaient même testées comme propulsion de voitures, comme la RAK-2 essayée par Fritz von Opel, qui atteignit les 230 km/h en 1928. Les essais de ces fusées restaient pourtant incertains ; Oberth perdit un œil lors de l'explosion d'une fusée publicitaire pour le film Une femme dans la Lune de Fritz Lang. Il arriva tout de même à faire fonctionner un moteur fusée à carburant liquide, le 7 mai 1931.

    Les sociétés astronautiques


    Même si le voyage dans l'espace laissait insensibles de grandes parts de la population, entre la fin du XIX[SUP]e[/SUP] siècle et le début du XX[SUP]e[/SUP] siècle, certains passionnés se regroupèrent dans des 'sociétés d'astronautique' dans différents pays.

    En 1927 fut créée à Wroclaw la Verein für Raumschiffahrt (ou VfR, pour Société pour la navigation dans l'espace) par Johannes Winkler, à laquelle adhérèrent Hermann Oberth, un étudiant du nom de Wernher von Braun, Max Valier ou Willy Ley entre autres. Winkler lança la première fusée à ergols liquides d'Europe en février 1931, Rudolf Nebel et Klaus Riedel testèrent leurs fusées 'Mirak' qui atteignirent plus d'un kilomètre d'altitude. L'armée Allemande proposa son aide financière, mais la VfR, après de houleux débats, refusa. Après son accession au pouvoir, le parti nazi, méfiant face à cette association, lui fit des difficultés et interdit les essais civils de fusées. En conséquence, pour pouvoir continuer les recherches, certains membres comme von Braun rejoignirent l'armée allemande, toujours intéressé par ces technologies, sous la direction de Walter Dornberger.

    La deuxième société astronautique importante fut créée en URSS en 1931 : le Grouppa Izoutcheniïa Reaktivnovo Dvijeniïa (ou GIRD pour Groupe d'étude du mouvement à réaction), qui était divisé en cellules locales (d'abord à Moscou et Leningrad), et comptait comme membres Sergueï Korolev, Mikhail Tikhonravov. En novembre 1933, la GIRD-X à carburant liquide (alcool et oxygène) vola à 80 mètres. En plus de ces groupes qui se créaient en URSS, le Laboratoire de dynamique des gaz (GDL) fut créé en 1928 ; il rassemblait Nicolas Tikhomirov et Vladimir Artmeyev, et fut rejoint par Valentin Glouchko. Les deux principaux groupes du GIRD et le GDL furent fusionnés pour former l'institut de recherche sur la propulsion par réaction (RNII), mais ce nouvel institut fut déchiré par les querelles internes et victime de dissensions entre les anciens groupes. Plus grave pour les recherches, certains de ses membres, comme Korolev et Toukhtchevski, furent victimes des purges staliniennes.

    Des sociétés astronautiques se formèrent aussi dans d'autres pays, avec l'American Rocket Society, la British Interplanetary Society, la Société astronomique de France.


    Le V2, premier missile opérationnel


    Soutenus par l'armée allemande, les anciens membres de la VfR conçurent la série des fusées A, fonctionnant à l'alcool éthylique et à l'oxygène liquide. La première, la A1, explosa sur le champ de tir, les A2 (surnommées 'Max' et 'Moritz') furent lancées avec succès les 19 et 20 décembre 1934 à Borkum. Ces dernières avaient la particularité d'être stabilisées par une masse en rotation qui avait l'effet d'un gyroscope, qui leur permirent d'atteindre 2000 mètres. L'armée fut intéressée par ces résultats et investit dans ces recherches; l'équipe dirigée par von Braun partit à Peenemünde. La guerre se préparant, l'Allemagne souhaita posséder un missile plus massif, et le projet de la A3 commença en 1936.
    Cette fusée devait être plus puissante avec 1 500 kg de poussée pendant 45 secondes, et pouvoir transporter une ogive de 100 kg sur 260 km. Les essais qui eurent lieu fin 1937 démontrèrent que la technologie utilisée fonctionnait, malgré quelques défauts à corriger. Pourtant, la guerre avait depuis commencé, et les succès des armes conventionnelles de l'armée poussèrent le gouvernement à arrêter ses dépenses pour les nouvelles technologies comme la recherche en astronautique, qui ne semblaient plus être utiles. Sans crédits, le développement de la version suivante, la A4, fut donc très ralenti, alors que le projet était encore plus ambitieux que le précédent : le moteur devait développer 25 tonnes de poussée.


    Les deux premiers tirs de la A4 en juin puis août 1942 furent des échecs, les fusées s'écrasant après le décollage à cause de problèmes de guidage. Lors du troisième tir, le 3 octobre 1942, la fusée parcourut 192 km, et l'armée allemande, qui commençait à être en difficulté, s'intéressa à nouveau à cette arme, et la rebaptisa V2. Malgré l'important équipement nécessaire à son tir (une trentaine de véhicules), malgré la durée des opérations de préparation (plusieurs heures), malgré le manque de fiabilité de ses tirs avant fin 1944, le missile V2 fut le premier missile balistique opérationnel, qui plus est à rampe de lancement mobile. Il emportait 750 kg d'explosifs à 100 km de haut, à une vitesse jusqu'à 4 fois celle du son (environ 5 000 km/h). Il a été estimé que les V2 furent produits à environ 6000 exemplaires, dont 3000 furent utilisés pour des lancements offensifs. Pour autant, l'effet des V2 a été jugé plus psychologique que tactique, les dégâts causés par la chute assez aléatoire des missiles restant faibles en comparaison de ceux causés par d'autres armes conventionnelles.


     
  2. titegazelle

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    Le début de la course à l'espace



    La fin de la guerre et le pillage des V2


    Lorsque la fin de la guerre en Europe s'approcha, les États-Unis comme l'URSS comprirent la nécessité de profiter au maximum des technologies allemandes. Des officiers de l'armée US furent envoyés en Allemagne pour récupérer le plus possible de matériel, de plans, de V2 et d'ingénieurs. Les sites les plus précieux comme Peenemünde étaient plutôt proches des lignes russes, mais l'équipe de von Braun les abandonna en février 1945, détruisant les installations quand c'était possible. Pourtant, malgré les ordres donnés par Berlin pour détruire les informations concernant les recherches de l'armée, von Braun, en mars 1945, cacha 14 tonnes de documents concernant les V2. Les américains, qui arrêtèrent von Braun et son équipe, arrivèrent à les exfiltrer, purent récupérer quantité de matériel trouvé dans des zones devant revenir à l'URSS, ainsi que les documents cachés quelques mois auparavant. Le 4 mars 1956, lors de l'Opération Paperclip, les États-Unis recrutèrent à nouveau des scientifiques et techniciens.

    L'URSS, en moindre quantité, mit la main sur du matériel et des renseignements, et désigna plusieurs ingénieurs, comme Helmut Gröttrup, comme 'volontaires désignés' pour poursuivre les recherches pour le compte des soviétiques.

    Les pays européens comme la Grande Bretagne et la France purent eux aussi récupérer des pièces de V2: la France recruta 123 scientifiques allemands, et disposait de quelques sites de production sur son territoire. La Grande-Bretagne, de son côté, récupéra trente V2 hors service, et en reçut cinq autres, avec des ingénieurs Allemands, de la part des États-Unis.


    Les premiers essais


    À la sortie de la guerre, seuls deux pays étaient en mesure de financer la recherche sur les fusées; les autres pays européens ou asiatiques étaient économiquement abattus, devaient se concentrer sur leur reconstruction, et n'avaient de toute façon pas pu profiter des technologies prises à l'Allemagne. Les buts des États-Unis et de l'URSS étaient identiques : créer des ICBM, des missiles balistiques capables de transporter les nouvelles bombes nucléaires d'un continent à un autre, la réussite de l'envoi de ces bombes par avion étant très aléatoire.

    Si cette époque vit le début de la recherche mondiale sur les fusées, le moteur principal de cette recherche resta donc l'espoir d'utiliser les fusées comme atout lors d'une guerre; en 1950, envoyer un homme dans l'espace n'était pas pris très au sérieux en général. La guerre froide qui commençait fut la principale cause de la course à l'espace.


    Alors que la guerre n'était pas encore terminée, en URSS, le gouvernement soviétique rassembla ses experts. Korolev, l'ancien du RNII et futur héros soviétique de la conquête spatiale, fut rappelé très affaibli du goulag où les purges staliniennes l'avaient conduit. Il fut alors envoyé en Allemagne à la fin 1944, sous les ordres du général Lev Gaidukov, dans le but de récupérer des données et des pièces de V2. De retour en URSS, lui et ses collègues, dont Valentin Glouchko, tentèrent de reproduire les V2, avec les fusées R1 (entrées en service en 1950), puis de les améliorer, avec les R2 et les R3 (cette dernière commençait à être très différente des deux premières versions).

    Ces travaux furent menés sous l'administration du NI-88 (Institut de recherche 88), créé en 1946, dirigé par Trikto, et divisé en plusieurs départements pour chaque spécialité. Korolev y était ingénieur en chef du bureau d'études expérimentales OKB-1, Glouchko était affecté à l'OKB-456 pour la mise au point de moteurs à carburant liquide[SUP]S 1[/SUP]. Le NII885 dirigé par Nikolaï Piliouguine était le département aéronautique, et les OKB 52 et OKB 586 dirigés respectivement par Vladimir Tchelomeï et Mikhail Yanguel étaient concurrents de l'OKB-1 de Korolev. Comme les bombes atomiques russes étaient plus lourdes que celles des américains, les soviétiques eurent besoin de lanceurs plus gros et plus puissants. Les R3 furent donc abandonnées pour le projet de la R7, un gros missile possédant un moteur à quatre tuyères sur son corps central, plus un moteur à quatre tuyères sur chacun des quatre propulseurs. Ce lanceur deviendra le fer de lance de l'URSS dans la conquête spatiale.

    Pendant l'année 1946, les États-Unis rassemblèrent aussi leurs experts à Fort Bliss, avec les documents, pièces et scientifiques récupérées en Allemagne. Ces hommes et matériels furent utilisés pour reproduire et tester des V2 à White Sands, puis pour tester des évolutions du missile allemand, comme 'Bumper', un V2 amélioré par l'ajout d'un deuxième étage, qui fut lancé avec succès le 24 juillet 1950, et qui fut le premier tir depuis Cap Canaveral. Pour autant, le gouvernement se méfiait des ingénieurs allemands et craignaient l'effet de leur mauvaise réputation auprès du public; le directeur du FBI Hoover, par exemple, tenta de bloquer ces projets. Les programmes de missiles se diversifièrent, chaque branche de l'armée américaine travaillant sur ses propres projets :

    Le 29 juillet 1955, en vue de l'Année géophysique internationale (AGI) de 1957-58 et sous le conseil du National Security Council, les États-Unis annoncèrent le projet d'envoi d'un satellite dans l'espace. Le lendemain, l'URSS fit la même annonce. Mais pour autant, les États-Unis n'ont pas semblé prendre aux sérieux leur concurrent.

    Le début de l'ère spatiale


    En 1954, aux États-Unis, naquit le projet Orbiter, consistant en un lancement de satellite au cours de l'AGI. Après de nombreuses hésitations et changements, la fusée Redstone de l'US Army, qui avait volé pour la première fois le 20 août 1953, fut choisie pour la mise en orbite du satellite. Mais les difficultés techniques et les luttes internes firent prendre du retard au projet, et le programme Vanguard de la Navy lui fut finalement préféré : la fusée promise était plus puissante que Redstone, et l'US Navy avait montré son savoir-faire avec ses fusées Viking. Pour autant, le travail sur les fusées Redstone continua. Mais le choix de Vanguard ne fut pas le bon; malgré les réussites des deux premiers tirs, les résultats finaux ne furent pas à la hauteur des espérances : sur douze tirs avec satellite, seuls trois réussirent.
    Et ces réussites eurent lieu après le lancement du Spoutnik 1 soviétique, plus gros que le plus gros satellite américain lancé : Spoutnik 1 pesait 83 kg, le plus gros satellite américain pesait 22,5 kg. Il semble que cet échec ait été dû à un manque de budget et de rationalisation, car l'US Navy se concentrait surtout sur son deuxième programme concernant les ICBM Titan, qui semblait plus stratégique.


    En URSS, Korolev tenta de convaincre le pouvoir de l'utilité de la conquête à l'espace, au-delà des recherches sur les missiles balistiques atomiques des militaires. Toujours responsable de l'OKB-1 qui était devenue indépendante en 1953, il lança le projet de satellite Objet D en août 1955, et la '3[SUP]e[/SUP] commission sur le vol spatial', présidé par Mstislav Keldych fut créée. En janvier 1956, à l'occasion d'une visite d'inspection du projet R7 par Khrouchtchev, Korolev put promouvoir le travail dirigé par Mikhaïl Tikhonravov sur l'Objet D, ainsi qu'expliquer que la R7, plus puissante que les fusées des États-Unis, était capable de lancer le satellite en cours de développement.
    Khrouchtchev, convaincu de la possibilité de montrer la force de son pays aux États-Unis, donna son appui au projet. L'objet D, avec son poids et ses instruments scientifiques, était pourtant un objectif un peu trop difficile, et finalement un satellite plus petit et au contenu nettement moins avancé fut rapidement conçu : Spoutnik 1.


    Il y eut des soucis aussi du côté de la fusée R7, qui ne fonctionna pas très bien : le premier tir du 15 mai 1957, ainsi que les quatre suivants, ratèrent. Les derniers essais ayant montré que le problème tenait en la fragilité des étages supérieurs, il fut décidé de tenter tout de même le tir avec le léger satellite Spoutnik, pour le 4 octobre 1957 à 22h28, heure de Moscou. Le tir, le premier sans problème de la R7, fut donc une réussite complète pour les soviétiques. Le monde entier réalisa l'avance d’URSS qui ouvrait ainsi l'ère spatiale.

    Galvanisé par les effets de cette réussite, Khrouchtchev demanda qu'un nouveau satellite soit lancé un mois après, pour l'anniversaire de la révolution : ce fut Spoutnik 2, qui emporta la première chienne de l'espace Laïka, le 3 novembre 1957. Ce deuxième tir sembla pendant 40 ans une autre grande réussite; pourtant, il sera découvert que la chienne qui avait officiellement vécu une semaine dans l'espace était en fait morte entre 6 heures à deux jours après le tir, à cause d'un dysfonctionnement du système de régulation thermique. Cette désinformation montre que la course à l'espace était devenue autant une course à la propagande qu'une course aux missiles balistiques.


    La nouvelle du lancement du premier satellite Spoutnik, ainsi que la réception du signal radio envoyé depuis l'espace fut un choc pour les États-Unis, qui ne croyaient pas l'URSS si sérieuse: James M. Gavin, le directeur de la recherche et du développement de l'armée, parla de «Pearl Harbor technologique». D'autant plus que le 6 décembre 1957, le tir de Vanguard TV3 à Cap Canaveral, avec Pamplemousse, un satellite de seulement 1,8kg, fut un échec retentissant. La fusée ne s'éleva que de 1,3 mètre avant d'exploser sur le pas de tir, alors que journalistes du monde entier étaient présents.
    Un mois avant, le 8 novembre 1957, l'ABMA (Agence des Missiles Balistiques de l'Armée), créée en 1956 par l'US Army pour l'équipe de Werner Von Braun, avait repris officiellement son projet Orbiter. Jupiter C, un des fruits des améliorations du missile Redstone et rebaptisé Juno pour l'occasion, fut utilisé pour le premier lancement du satellite américain, appelé Explorer 1, le 31 janvier 1958. Ce satellite Explorer était en fait une petite fusée à moteur à poudre, ce qui lui permettait de se mettre en orbite seule. Elle fut utilisée pour mesurer la ceinture de Van Allen, qui avait été théorisée plusieurs années auparavant. Le programme Vanguard, qui avait continué parallèlement, réussit à lancer le Vanguard-1 le 17 mars 1958.


    Le 31 juillet 1958, la NASA fut créée, en remplacement de l'ancienne NACA, et l'équipe de Werner Von Braun y fut intégrée en 1960. La guerre froide, qui était alors dans une période dure, dopa la course à l'espace.

    Les premiers programmes de satellites


    États-Unis et URSS continuèrent à lancer des satellites, nommés Explorer pour les US, et Spoutnik pour l'URSS. L'utilisation des satellites signa la fin des avions espions, qui devenaient trop vulnérables faces aux nouveaux missiles sol-air : en vue de les remplacer, les États-Unis lancèrent le programme des satellites espion 'Corona', officiellement nommés Discoverer, qui eurent des débuts difficiles : les 12 premiers tirs furent des échecs. Enfin, Discoverer n°13, le 11 aout 1960, fut le premier à livrer une capsule de film, bien que ce film ne fut pas impressionné (ce satellite d'essai ne contenait pas de caméra). Ces satellites espions furent lancés jusqu'en 1972 ; il y eut 140 tirs, dont 102 réussirent.

    La série des Explorer fut une série de satellites et de sondes à but scientifique, dont certains furent lancés jusqu'en 2000 ; il y eut, comme pour les Corona, beaucoup de ratés jusqu'en 1961 (avant 1962, 8 tirs sur 19 furent des échecs). Certains de ces satellites furent pérennes, comme IMP 8 (ou IMP-J, ou Explorer 50) lancé en 1973, dont l'écoute est en 2009 en grande partie arrêtée, mais qui fonctionnait toujours en aout 2005, ce qui lui vaut un record d'activité continue de 30 ans.

    Les sondes Pioneer servirent à l'exploration du Système solaire entre 1958 et 1978. Les premiers tirs furent dirigés vers la Lune (à l'aide de lanceurs Thor et Atlas), puis furent envoyés dans l'espace interplanétaire, vers Jupiter et Vénus. Encore une fois, le programme connut beaucoup d'échecs avant 1960 (8 lancements vers la Lune échouèrent), mais Pioneer 4 réussit à survoler la Lune en mars 1959.

    Les soviétiques tirèrent les sondes Luna vers la Lune entre 1958 et 1976. Ils eurent eux aussi des problèmes, les trois premiers lancements furent des échecs. Ensuite, Luna 1, la première de la série à atteindre l'espace, le 2 janvier 1959, rata sa cible. Luna 2 fut un succès, et découvrit les vents solaires. Ce fut surtout Luna 3, lancée le 7 octobre 1959, qui fut la plus grande réussite, car elle rapporta les premiers clichés de la face cachée de la Lune. Parmi les autres sondes, Luna 9 se posa sur le satellite de la Terre en 1966.
    Vénus, la planète la plus proche de la Terre, fut la cible de sondes américaines et soviétiques.
    Ces derniers lancèrent le programme Venera qui lui était entièrement consacré, de 1961 à 1983 ; le premier tir, le 4 février 1961 ne permit pas de faire quitter à la sonde l'attraction terrestre, le second tir se passa bien, mais le système de communication de la sonde tomba en panne. Les sondes suivantes alternèrent échecs et réussites, mais, petit à petit, furent les premières à entrer dans l'atmosphère d'une autre planète, puis les premières à y atterrir, puis les premières à renvoyer des images d'une autre planète.


    Les satellites lancés ne furent pas limités à l'exploration spatiale, et certains furent les pionniers dans les télécommunications satellitaires. Leur principe était de capter les ondes radios envoyées depuis le sol, et de les réémettre, permettant ainsi des communications longues distances, jusqu'alors gênées par la courbure terrestre. Echo fut un des premiers satellites lancés à cette fin, le 12 août 1960 : ce n'était qu'une grande sphère gonflable de 30 mètres de diamètre, sur la surface de laquelle les ondes radio ricochaient. Puis, le 4 octobre 1960 fut mis en orbite Courier 1B, le premier satellite pouvant capter et réémettre les signaux terrestres. Le satellite Telstar1, lancé le 10 juillet 1962, permit pour la première fois de retransmettre des émissions de télévision des États-Unis vers l'Europe.

    Dans le reste du monde
    - En Chine
    Le programme spatial chinois débuta au milieu des années 1950, avec le retour au pays de Qian Xuesen, jusque là émigré aux États-Unis, où il avait activement participé au développement du programme américain, en étant entre autres membre fondateur du Jet Propulsion Laboratory. Soupçonné d'être communiste, il avait été arrêté en 1950, puis expulsé des États-Unis en 1955. De retour dans son pays d'origine, il s'attela donc au programme de missiles chinois, en partie aidé par l'Union Soviétique.

    - En France
    La France commença dès la fin des années 1940 à étudier les V2, et lança à partir de mars 1949 le programme des fusées-sondes Véronique, conçues pour étudier la haute atmosphère. Ces fusées furent lancées depuis plusieurs sites, comme Suippes pour le premier tir du 31 juillet 1950, puis Vernon le 5 août, Le Cardonnet, et enfin à Hammaguir en Algérie... La version simplifiée de la fusée, la R (pour réduite) pu atteindre les 1800 mètres d'altitude fin 1951. La version suivante, la N (pour normale), plus grosse, connut quelques difficultés, mais put atteindre les 70 kilomètres d'altitude le 22 mai 1952. La dernière version, la NAA (pour normale allongée) atteignit 135 kilomètres d'altitude le 21 février 1954, mais les échecs réguliers des tirs, les problèmes économiques dus à la guerre d'Indochine, sonnèrent le glas du programme.

    - En Grande Bretagne
    Dès 1954, la Grande Bretagne commença son programme de missiles balistiques de moyenne portée (2 500 km initialement, puis 4 000km) nommé Blue Streak. Ce projet fut établi en coopération avec les programmes américains; les moteurs du missile furent des évolutions des Rocketdyne S3, améliorés par la firme Rolls-Royce. Ils étaient lancés depuis le centre de Woomera en Australie. Les tirs furent des réussites, mais les coûts, ainsi que le problème de son efficacité en tant qu'ICBM poussèrent les britanniques à le remplacer par les missiles américains Skybolt et UGM-27 Polaris. Le programme militaire fut donc stoppé le 13 avril 1960, en conservant l'espoir d'un recyclage en lanceur de satellites.

    - Au Japon
    Au sortir de la guerre, l'élément moteur vers l'espace fut le professeur d'université et ingénieur en aéronautique Hideo Itokawa, qui conçut, étudia et lança des petites fusées. Passionné par le sujet, il poussa son pays à créer vers la fin des années 1950 l'Institute of Space and Astronautical Science (ISAS).

    Premiers hommes dans l'espace


    Après les premiers succès des tirs de satellites, l'étape suivante était l'envoi d'êtres vivants, dans l'espace. Pour autant, les premiers astronautes étaient en fait plus considérés comme des cobayes que comme des pilotes : ils avaient initialement peu de liberté de pilotage, et durent réclamer énergiquement des moyens de contrôle supplémentaires; la capsule Mercury, par exemple, dut être modifiée pour donner certains contrôles aux pilotes... Il y avait en fait des doutes sur la possibilité pour un homme de survivre dans l'espace, certains y voyaient un risque de folie ou de gros problèmes physiologiques; les futurs astronautes furent donc choisis parmi les pilotes militaires et les pilotes d'essai, qui avaient un physique solide et accepteraient de durs entrainements.

    En URSS, le programme Vostok ('orient' en Russe, OD-2 de son premier nom), visant l'envoi d'un homme dans l'espace, fut démarré dès 1957. Le programme final devait aboutir à l'utilisation d'une fusée Vostok, une R7 à laquelle était ajouté un 3[SUP]e[/SUP] étage, pour lancer un satellite de 5,5 tonnes composé d'une capsule sphérique logeant une personne (le module de commande), et d'appareillage divers (le module d'équipement). Seule la sphère habitée était prévue pour revenir sur terre, en effectuant une retombée balistique, c'est-à-dire non contrôlée. Le cosmonaute devait s'éjecter à environ 7000 mètres d'altitude, pour finir sa descente en parachute; ce fait fut caché par les soviétiques pendant quelque temps, une descente totalement contrôlée du cosmonaute dans sa capsule étant plus valorisante.

    Les sept premières fusées (Spoutnik 4, 5, 6, 9 et 10, plus deux anonymes) transportèrent en fait divers instruments, animaux et mannequins à fin de test; deux des tirs furent des échecs (les seuls de tout le programme), six tirs habités suivirent, sept supplémentaires furent abandonnés. Le premier essai eut lieu en mai 1960 avec Spoutnik 4 ; le tir suivant, le 19 aout 1960, emporta deux chiens dans Spoutnik 5 et fut la première mission à faire revenir sain et sauf des êtres vivants.


    La première mission habitée, Vostok 1, fut lancée le 12 avril 1961 depuis le site de Tiouratam (Baïkonour). Elle emportait Youri Gagarine, qui devint le premier homme dans l'espace, où il effectua une orbite complète en 108 minutes. La mission passa pourtant près de l'échec, car le module d'équipement ne se détacha pas du module de commande lors de la rentrée de l'atmosphère, ce qui déséquilibra l'ensemble. Heureusement, la chaleur provoquée par les frottements de l'air détruisit le lien entre les deux modules, libérant Gagarine qui put rentrer sain et sauf sur terre. Cinq autres vols suivirent, tous furent des succès, malgré de nombreux incidents, comme celui de Vostok 2 qui s'écrasa au sol (sans faire de victime) après le même problème de séparation que Vostok 1. Vostok 3 et 4 évoluèrent ensemble dans l'espace à 5 km ou 6,5 km de distance, et Vostok 6 emmena la 1[SUP]re[/SUP] femme de l'espace, Valentina Terechkova, le 16 juin 1963.

    Le programme concurrent aux États-Unis était le Programme Mercury, assez différent du soviétique : la capsule habitée était un cône équipé de rétrofusées, ce qui permettait à son occupant de rester dans la capsule lors du retour, qui se finissait par un amerrissage. À cause de la pression des médias à qui furent présentés les 7 pilotes, la NASA ne pouvait se permettre la moindre erreur, et les premiers vols prévus furent de simples sauts balistiques, c'est-à-dire sans orbite.
    Les premiers tirs d'essai sans astronaute furent tout de même difficiles, la première fusée explosa en vol, et la troisième ne fut pas maîtrisable. Les Américains envoyèrent ensuite avec succès dans l'espace les singes Ham, puis Enos, les 31 janvier et 29 novembre 1961. Si les essais furent faits avec les fusées Redstone, les tirs habités en orbite furent fait avec l'ICBM ATLAS D, plus puissant. Le 5 mai 1961, Alan Shepard fut le premier américain dans l'espace, pour un vol qui ne fut que suborbital à 187 km d'altitude et dura 15 minutes. Un incident eu lieu lors du second vol habité, heureusement sans conséquences graves : après l'amerrissage, les boulons explosifs retenant la trappe de sortie de la capsule de Virgil Grissom se déclenchèrent inopinément. La capsule se remplit d'eau et coula, mais l'astronaute put être sauvé par hélicoptère. Grissom fut d'abord soupçonné d'avoir commis une erreur, puis fut lavé des soupçons.


    À cette époque encore, l'URSS semblait devancer les États-Unis dans la jeune course à l'espace : la prudence et la médiatisation des essais de ces derniers les ralentissaient ; le secret entourant le programme soviétique donnait l'impression de réussites continues. Ce qui n'était pas toujours le cas ; un drame eut lieu le 24 octobre 1960, lors d'un test d'un ICBM R-16 créé par Mikhail Yanguel. Ce missile, qui utilisait un nouveau moteur et un nouveau carburant conçus par des concurrents de Korolev, explosa lorsque son 2[SUP]e[/SUP] étage s'alluma sans raison au cours de tests au sol. Cet accident tua 126 personnes, dont le maréchal en chef Mitrofan Nedelin et de nombreux experts qui préparaient le tir.
    John Glenn fut finalement le premier américain à orbiter autour de la Terre, le 20 février 1962 avec 7 révolutions, malgré des soucis posés par un capteur indiquant une fausse anomalie, et malgré un parachute qui s'ouvrit trop tôt… les vols spatiaux restaient très aléatoires.

    Plusieurs vols Mercury suivirent, durant lesquels les astronautes franchirent de nouvelles étapes dans la course à l'espace : ils mangèrent, dormirent, et atteignirent des durées de vol de 22 orbites, soit 34 heures. La dimension propagandiste de ces missions était très forte, mais étrangement, les premières photos marquantes faites dans l'espace furent prises par Walter Schirra, qui avait amené son propre appareil Hasselblad dans la capsule Mercury 8. Les missions Mercury ramenèrent ensuite quantité de belles photos, et certains astronautes communiquèrent même en direct avec les habitants des États-Unis par radio et télévision.


     
  3. titegazelle

    titegazelle سُبحَانَ اللّهِ وَ بِحَمْدِهِ Membre du personnel

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    La course à la Lune



    La course à la Lune fut le tournant de la compétition entre les deux super puissances. Le gouvernement de John Fitzgerald Kennedy, qui avait été élu le 20 janvier 1961, mit en branle des changements dans les organisations à vocation spatiales : le 'conseil national spatial' présidé par Lyndon Johnson fut créé, James E. Webb fut nommé administrateur de la NASA le 14 février de la même année. Juste après le vol de Youri Gagarine, le 14 avril, une réunion eut lieu entre le gouvernement et la NASA, au cours de laquelle fut décidé que l'étape suivante de la course devait être l'envoi d'hommes sur la Lune. L'idée était que le but était suffisamment complexe pour que l'avance prise par l'URSS ne soit plus réellement significative ; elle aussi aurait à travailler dur pour atteindre l'objectif.
    Cette décision fut annoncée au monde le 25 mai 1961, lors du discours de Kennedy devant le congrès américain. Le programme Apollo, qui existait déjà, devait donc être modifié et consacré aux missions vers la Lune ; pour faire tampon avant le début des vols Apollo, et pour débuter des missions de longue durée dans l'espace, le programme Gemini fut lancé. Ces tirs vers la Lune devaient utiliser une nouvelle fusée nommée Saturn.


    Pour prospecter le terrain, plusieurs sondes furent lancées en direction de la Lune : ce furent les missions Ranger, Surveyor et Lunar Orbiter. Le premier programme se déroula de 1961 à 1965 ; les sondes Ranger devaient entre autres s'écraser sur la Lune. Les débuts furent difficiles, et sur les neuf tirs à partir de 1964, seules les trois dernières sondes atteignirent leurs objectifs et envoyèrent des photos du satellite.

    Le programme Surveyor se déroula de 1966 à 1968, les sondes étant destinées aux essais d'atterrissage en douceur sur la Lune. Le premier réussit le 2 juin 1966, rassurant les scientifiques sur leur crainte que tout vaisseau s'enlise dans la couche de poussière lunaire. Cette fois, seuls deux échecs furent à déplorer, sur 7 tirs ; les statistiques s'amélioraient pour la NASA.

    Les cinq sondes Lunar Orbiter furent lancées de 1966 à 1967, dans le but d'étudier et cartographier la Lune depuis orbite, et ainsi de trouver des sites d'atterrissage pour les missions Apollo. Toutes les sondes fonctionnèrent, et au final, cartographièrent 99 % de lune.

    L'URSS, de son côté, décida de lancer le programme Voskhod, dont les capsules consistaient en une modification des Vostok existant en bi ou triplace, en vue de sorties humaines dans l'espace. Parallèlement, le programme lunaire "Zond" fut créé ; il se basait sur l'envoi de vaisseaux Soyouz (qui étaient des 'trains' de modules) vers la Lune, mais, contrairement à son concurrent américain, se limitait à des révolutions autour du satellite, car il n'avait pas été prévu initialement de le faire se poser sur la Lune. Cette lacune fut comblée en 1965 seulement, avec le début d'un second programme. Ces tirs vers la Lune devaient utiliser une nouvelle fusée nommée N1, de 3000 tonnes, 105 mètres de haut et 17 de diamètre à sa base.


    Les sorties dans l'espace


    Les soviétiques, pour avoir les capsules Voskhod équivalentes aux capsules Gemini, durent faire des concessions importantes comme la suppression du siège éjectable, l'impossibilité pour les cosmonautes de porter un scaphandre, ce qui rendit les Voskhod dangereuses.

    Pour cette raison, ainsi que pour conserver le nouvel héros de la nation, Gagarine fut écarté de toutes les missions suivantes. Le 12 octobre 1964, le premier tir de Voskhod, qui permit pour la première fois d'emmener deux hommes dans l'espace en même temps, se déroula bien, et surtout, se fit avant le tir américain. L'URSS annonça cette mission, qui recyclait pourtant du matériel éprouvé, comme une avancée majeure. Voskhod 2 décolla le 18 mars 1965 pour un autre grand pas dans la conquête de l'espace : pour la première fois, un homme effectua une sortie extra-véhiculaire, lorsque, une fois la capsule dépressurisée et ouverte, Alekseï Leonov passa entre 15 et 20 minutes dans l'espace. Encore une fois, l'exploit passa près de l'échec, car une fois dans l'espace, la combinaison de Leonov, trop gonflée par la pression, devint rigide, l'empêchant de franchir dans l'autre sens le sas de la capsule. Après 10 minutes de lutte, il put la dégonfler malgré les risques de barotraumatisme et retourner à bord. La suite ne se passa pas très bien non plus, un problème de rétrofusée obligea l'équipage à faire une orbite supplémentaire, le module de commande se détacha mal du module de service, l'atterrissage eut lieu loin du but fixé, et l'équipage dut passer une nuit isolé dans une forêt de la région de Perm avant d'être retrouvé... Le programme fut finalement annulé avant le tir de Voskhod 3, et l'URSS se concentra sur Soyouz et le programme lunaire.


    Aux États-Unis, le programme Gemini commença ; c'était une capsule conique biplace ressemblant à Mercury, mais plus grande, avec des écoutilles (comme pour un cockpit d'avion) et un radar (en cas de rendez-vous spatial). À sa base se trouvaient le module de service, et le module 'rétrograde' contenant des rétrofusées et permettant la sortie d'orbite pour le retour au sol. L'appareil était le premier vaisseau spatial : contrairement aux Mercuy et Vostok, Gemini possédait des propulseurs de manœuvre qui lui permettaient de se mouvoir dans l'espace, et de changer d'orbite. Autre progrès, les vaisseaux Gemnini furent les premiers à utiliser la technologie des piles à combustible.

    Tirées par les missiles militaires Titan II depuis Cap Canaveral, le premier tir se fit à vide le 8 avril 1964, avec succès. Le troisième tir, le 23 mars 1965, emporta un équipage pour trois orbites, qui pour la première fois, procéda à un changement d'orbite contrôlé. Gemini 4 fut ensuite l'occasion de la première utilisation du centre de contrôle de Houston. Durant cette mission, lancée en juin 1965, Edward White fit la première sortie américaine dans l'espace, pendant 16 minutes, en s'aidant d'un pistolet à air comprimé pour maitriser ses mouvements. Toujours très orientée vers la communication de ses résultats, la NASA fournit d'impressionnantes photographies de très bonne qualité.
    Les missions suivantes permirent des essais de rendez-vous spatiaux entre vaisseaux, ainsi que des essais d'arrimage avec l'ATV (Agena Target Vehicle, un étage de propulsion lancé à part), ainsi que des vols longs, comme celui de Gemini 7 qui vola pendant 14 jours. Malgré ces réussites, le vol spatial restait dangereux; Gemini 8 le rappela quand le vaisseau dut rentrer en catastrophe après 10 heures de vol, alors qu'il était parti en toupie à cause d'un problème de propulseur. L'équipage put heureusement le stabiliser grâce aux moteurs de rentrée, mais les causes du dysfonctionnement restèrent inconnues. Le 12 septembre 1966, Gemini 11 s'arrima avec succès à l'ATV, qui l'emmena à 1374 kilomètres d'altitude, établissant un nouveau record.


    Les programmes lunaires


    Aux États-Unis, l'envoi d'hommes sur la Lune devait être fait par l'ensemble fusée Saturn et vaisseau Apollo. Le vaisseau Apollo était constitué du CSM (Command and Service Module) et du LM (Lunar Module), tirés par la même fusée Saturn. Dans le CSM se trouvaient le module de commande servant à la vie des astronautes et au pilotage, ainsi que le module de service contenant les moteurs et autres appareils. Le principe de la mission était :

    1. d'envoyer le couple CSM/LM en un bloc autour de la Lune
    2. de ne faire se poser que le LM, en laissant le CSM en orbite lunaire
    3. de faire ensuite redécoller le LM à partir de sa moitié basse servant de plateforme de lancement
    4. de réassembler LM et CSM en orbite lunaire,
    5. une fois les astronautes revenus dans le CSM, de les faire revenir vers la Terre en laissant derrière eux ce qui restait du LM.
    6. de détacher le module d'équipement du module de commande, ce dernier servant à la rentrée dans l'atmosphère terrestre.
    Ces divisions en modules et leurs abandons successifs permettaient de ne conserver au fur et à mesure de la mission que le matériel strictement minimum, et donc de faire de substantielles économies de carburant. Si le vaisseau avait été conservé en un seul bloc sur toute la mission, l'ensemble aurait nécessité une fusée (un moment projetée et nommée Nova) de 6000 tonnes de poussée, et le vaisseau aurait pesé 70 tonnes. L'idée fut donc écartée. Le projet Apollo fut estimé (en 2007) à 135 milliards de dollars, dont 46 milliards pour la fusée Saturn.

    Le premier tir de la Saturn (à vide) eut lieu le 27 octobre 1961, et fut suivi par divers essais. Le programme commença avec un drame : lors du test au sol du vaisseau Apollo 1, le 27 janvier 1967, un incendie se déclara dans le module, tuant les trois astronautes Virgil Grissom, Edward White et Roger B. Chaffee. Il fut constaté que le feu avait été causé par un court-circuit et avait été attisé par l'oxygène pur qui remplissait la capsule. Le vaisseau Apollo fut donc modifié, doté de matériaux ininflammables et d'un sas s'ouvrant vers l'extérieur, donc plus facile à ouvrir en cas de problème. Le travail reprit avec trois tirs d'essai (Apollo 4 à 6, de novembre 1967 à avril 1968), qui devaient être suivis par onze vols habités.


    Le premier vol habité, Apollo 7, fut tiré avec succès le 11 octobre 1968 ; il fut l'occasion pour les américains de voir en direct à la télévision leurs astronautes.
    Apollo 8, en décembre 1968, aurait dû, comme la mission précédente, se contenter d'orbiter autour de la Terre. Mais les États-Unis, inquiets par le succès de la mission soviétique Zond-5 et ne voulant pas être à nouveau second dans la course à l'espace, décidèrent d'en faire un tir à destination de la Lune. Apollo 8 contourna donc la Lune avant de revenir sur Terre.
    Apollo 9 puis Apollo 10, partis les 3 mars et 18 mai 1969 rééditèrent la performance, tout en testant les LM et CSM.

    Côté soviétique, le vaisseau Soyouz était initialement un projet ambitieux de vaisseau spatial constitué de trois parties, Soyouz A (le module d'habitation/rentrée), Soyouz B (le module de service), Soyouz V (les réservoirs), tous trois lancés par des tirs parallèles, et qui auraient dû être assemblés dans l'espace. Seul Soyouz A fut finalement réalisé, et il y eut, comme pour Apollo, des problèmes lors des tests dès novembre 1966, mais à nouveau à cause de la course entre les deux super puissances, un tir habité fut décidé pour le 23 avril 1967. Lors de cette mission, Soyouz 1 eut un problème de déploiement d'un de ses panneaux solaires, et fut obligé de retourner sur terre ; malheureusement, les rétrofusées fonctionnèrent mal, la capsule partit en rotation folle, et le parachute ne s'ouvrit pas correctement. Le module de rentrée s'écrasa au sol, tuant Vladimir Komarov. L'agence soviétique découvrit une série de problèmes touchant ses vaisseaux, et prit du retard à les corriger. Soyouz 2 et 3 furent lancés en octobre 1968 seulement, en vue d'un arrimage dans l'espace, essai qui rata. Soyouz 4 et 5, les 14 et 15 janvier 1969, réussirent leur arrimage, mais l'échange par sortie extra véhiculaire initialement prévue ne put avoir lieu car les vaisseaux ne disposaient pas de sas. Soyouz 5 frôla encore le drame à cause d'un problème de séparation avec son module de service, qui se détacha tout seul lors de l'échauffement dû à la rentrée dans l'atmosphère.

    Le 14 septembre 1968, une fusée Proton lança Zond-5, un vaisseau Soyouz en version lunaire, et inhabité, qui fit un survol de la Lune à 2000 kilomètres, faisant de ce fait le premier aller retour du satellite. Zond 6, le 17 novembre suivant, réédita la prouesse. Mais les États-Unis, inquiets par les réussites de Zond-5 et 6, avaient décidé d'avancer leur programme et avaient envoyé le premier homme autour de la lune ; les soviétiques, sentant que le jeu n'en valait plus la chandelle, décidèrent de stopper le programme Zond. La fusée N-1 fut elle aussi un échec : le 3 juillet 1969, le premier tir de la N-1, emportant un Soyouz inhabité, échoua : la fusée explosa sur pas de tir. Les trois autres tentatives jusqu'en 1972 furent aussi des fiascos, et le programme de lanceur lourd fut lui aussi abandonné. Toutes ces déconvenues poussèrent l'URSS à abandonner tous ses programmes en relation avec la Lune en 1974. Les vaisseaux Soyouz, par contre, furent conservés, modifiés, et sont même toujours utilisés en 2013 sous des formes évoluées.

    Un fait qui affecta sans doute fortement le programme soviétique fut la mort de son leader Korolev, en 1966, des suites d'une intervention chirurgicale. Son remplaçant, Vassili Michine, eut moins d'autorité, et n'égala pas son prédécesseur. Une autre difficulté était causée par les vives luttes internes au sein du NI-88, qui poussèrent le chef du bureau des moteurs Glouchko, par exemple, à refuser de travailler sur la N1 avec Korolev ou son successeur Michine. Michine lui même écrivit les causes, qui d'après lui, avaient eu raison des soviétiques :

    1. Les États-Unis possédaient un 'meilleur potentiel scientifique technique économique’ ;
    2. Alors qu'aux États-Unis, la Lune était un objectif prioritaire et un enjeu national dans la course à l'espace, les mêmes moyens n'avaient pas été mis à disposition des ingénieurs soviétiques;
    3. L'URSS, de plus, n'avait pas assez pris aux sérieux l'appel de Kennedy, et se contenta donc pendant longtemps d'un projet d'un simple survol de la Lune, alors que les États-Unis travaillaient dès le début à un atterrissage ;
    4. Enfin, l'URSS avait sous-estimé l'ampleur de la tâche.
    L'abandon de la course à la Lune n'étant pas à l'avantage de l'URSS, les soviétiques décidèrent de changer de direction et de se concentrer vers un autre but prestigieux, les stations spatiales, et les essais de longue durée de vie dans l'espace. Mais au-delà des questions propagandistes, les budgets énormes dépensés au cours de la course à la Lune furent une des causes de la chute de l'URSS.

    Les missions lunaires


    La mission Apollo 11, réussie quelques mois avant la date buttoir donnée par Kennedy, est souvent rapportée comme l'évènement le plus important de la conquête spatiale. Le 16 juillet 1969, à 9h32, Neil Armstrong, Michael Collins et Buzz Aldrin furent envoyés par une Saturn V vers la Lune, avec les modules de commande Columbia et LM eagle. Le trajet vers le satellite de la Terre se passa bien, mais Neil Armstrong et Buzz Aldrin (Michael Collins étant resté en orbite dans le CSM) eurent un moment d'angoisse lorsque, lors de la descente vers la surface lunaire, l'ordinateur de bord, saturé, déclencha une alarme.

    Décision fut prise par Steve Bales du centre de Houston de continuer la descente en mode manuel, et le 19 juillet à 4h17 (heure du centre Kennedy) le LM Eagle se pose avec succès. Quelques heures passèrent avant le premier pas d'un homme sur un sol autre que celui de la Terre : à 10h56, Armstrong marcha sur la Lune. Suivirent des prises de vues, d'échantillons de roche lunaire, des expériences, puis les astronautes repartirent à 1h54.

    Après ce coup d'éclat, l'opinion publique remarqua moins les missions suivantes.
    Apollo 12, parti le 14 novembre 1969, ne connut pas de problème, et ramena des pièces de la sonde Surveyor 3.
    Mais Apollo 13, lancée le 11 avril 1970, rappela les difficultés et les risques de la conquête de l'espace: le 13 avril à 320 000 kilomètres de la Terre, une manipulation de routine dans un réservoir d'oxygène du CSM déclencha un court-circuit suivi d'une explosion, qui coupa du même coup la production d'électricité. Le vaisseau ne pouvait alors pas faire un simple demi-tour sur place, et l'équipage dut contourner la Lune avant de revenir, installés dans le LM. Ils voyagèrent dans des conditions difficiles, et après 5 jours et 23 heures, regagnèrent le CSM, larguèrent le module service et le LM en vue de l'atterrissage. Les trois astronautes purent finalement revenir sur Terre sans dommages.

    Le 31 janvier 1971, Apollo 14 décolla pour une mission orientée scientifique (géologique), qui ne fut pas très suivie à cause de problèmes politiques concernant le Vietnam. Apollo 15, le 26 juillet 1971, partit en emmenant une Jeep lunaire, et ramena sur Terre une roche issue du 'manteau originel' de la Lune (n°14515, 'Pierre de la Genèse'). Les deux dernières missions, Apollo 16 et 17 les 16 avril et 7 décembre 1972 se déroulèrent sans gros problème ; Apollo 17 emporta un civil géologue, Harrison Schmitt, qui fut donc le seul civil à avoir été sur la lune.


    Dans le reste du monde
    Au Canada
    Les canadiens furent à l'origine du premier satellite n'étant d'origine ni des États-Unis ni de l'URSS à être envoyé dans l'espace. Alouette 1, dont la mission était l'étude de l'ionosphère, fut lancé le 29 septembre 1962 par un lanceur Thor-Agena américain.

    En France
    Les Français continuèrent pendant les années 1960 à expérimenter les fusées à poudre ou les moteurs à carburant liquide. Pour cela, sous la gouvernance de Charles de Gaulle, la France créa le CNES (Centre national d'études spatiales) en mars 1962. Des essais médicaux furent tentés sur un rat (Hector) et un chat (Félicette), les 22 février 1961 et 18 octobre 1963, animaux qui furent récupérés sains et saufs. La France mit au point une série de lanceurs aux noms de pierres précieuses, dont le plus évolué, Diamant, fut utilisé pour lancer le satellite A1, surnommé Astérix, le 26 novembre 1965 à 14h 47m 41s (heure locale), depuis le pas de tir de Hammaguir en Algérie.
    Ce satellite, d'un poids de 39 ou 47kg, était de conception militaire et ne contenait que des appareils destinés à vérifier son orbite, qui se révéla être de 530 km de périgée et de 1820km d'apogée. Il y eu pendant une heure ou deux la crainte d'un échec, car le largage de la coiffe abima les antennes du satellite, rendant son signal difficilement captable. La mission fut finalement un succès, qui plaça la France comme le troisième pays, après les États-Unis et l'URSS, à réussir le tir d'une fusée et d'un satellite de sa conception.
    Le lanceur Diamant fut utilisé pour d'autres mises en orbite de satellites scientifiques ou télécom jusqu'en 1976. Parmi eux, les satellites géodésiques Diapason, Diadème I et II, lancés le 17 février 1966, et les 8 et 15 février 1967.

    Malgré ces réussites, le lanceur français n'était pas assez puissant pour de lourdes charges ou des orbites géostationnaires, en bonne partie à cause d'un troisième étage pas assez puissant. Aussi, le satellite FR-1 fut lancé par une fusée américaine scout le 6 décembre 1965. À la suite de l'indépendance de l'Algérie, le gouvernement français préféra quitter la base d'Hammaguir, et choisit, le 14 avril 1964, le site de Kourou, idéalement placé pour profiter de l'effet de fronde, mais où toutes les infrastructures devaient être construites dans un environnement difficile.

    Le programme Diamant-B démarra le 30 juin 1967, sous la direction du CNES. Le but était, malgré un budget limité, d'améliorer la puissance de Diamant-A en lui permettant de placer sur orbite basse une charge de 100kg. Le premier tir de la nouvelle fusée eut lieu le 10 mars 1970, et mit en orbite les satellites allemands Mika et Wika, initialement prévus pour être lancés par la caduque fusée Europa II. Malgré la casse d'un des deux satellites à cause des chocs causés par un effet pogo, ce lancement fut la première mise en orbite par les français d'une charge étrangère. Cinq tirs furent effectués, mais les deux derniers furent des échecs. Le programme Diamant-BP4 suivit, essayant à nouveau d'augmenter la charge utile, et la fusée réussit à mettre ses satellites en orbite, lors de ses trois uniques tirs du 6 février au 27 septembre 1975.

    En Europe
    L'Europe créa deux agences en 1964: l'ESRO (European Space Research Organization, CERS en français), regroupant sept pays et devant développer des satellites, et l'ELDO (European Launcher Development Organisation, CECLES en français), regroupant 10 pays et devant développer un lanceur. Le lanceur européen Europa-1 était constitué du missile britannique Blue Streak pour le premier étage, d'un deuxième étage français Coralie, et d'un troisième étage allemand Astris. Ce saucissonnage de la fusée, les problèmes de compétence des acteurs et le manque de coordination firent du projet un échec. La fusée Europa-2, qui tentait, sous l'égide de la France, de corriger les erreurs passées, ne fonctionna pas non plus, et le projet fut délaissé en 1972. Par contre, la création de satellites, comme par exemple Meteosat, fut plutôt une réussite, mais qui, faute de lanceur, furent mis en orbite par les États-Unis.

    Au Japon
    L'ISAS créa dans les années 1960 plusieurs petits lanceurs à poudre, les Lambda (L) et Mu (M), qui permirent de lancer le premier satellite (d'essai) japonais nommé Ōsumi le 11 février 1970.

    L'année 1969 vit la création de la National Space Development Agency of Japan (NASDA), une autre agence spatiale, en partie en concurrence avec l'ISAS : pour autant, le programme de l'ISAS était axé sur l'exploration de l'espace (par sondes et satellites), alors que la NASDA visait la création de lanceurs, satellites commerciaux, ainsi que des vols habités. Elle lança la série des fusées N, dérivées des lanceurs Delta américains.



    A VOIR

    A la conquête de l'espace 1l4 1944-1949, des missiles aux fusees



    A la conquête de l'espace 2l4 1953-1958, la course aux satellites
    http://www.youtube.com/watch?v=lBtBXW-30Qc


    A la conquête de l'espace 3l4 1959-1961, le premier homme dans l'espace
    http://www.youtube.com/watch?v=0VGphAu014s


    A la conquête de l'espace 4l4 1964-1969, destination Lune
    http://www.youtube.com/watch?v=3C-dd4bHp4w

    _____________________

    SUITE...

    L'après Lune




     
  4. titegazelle

    titegazelle سُبحَانَ اللّهِ وَ بِحَمْدِهِ Membre du personnel

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    L'après Lune



    Apollo 11 fut le début d'un apaisement dans la course à l'espace entre les deux superpuissances ; les budgets énormes qui avaient été engagés dans la course à la Lune ne pouvaient plus être mobilisés par la NASA ou le NII-88. Le but général des agences était de préparer une présence dans l'espace pérenne, de baisser les coûts et de maîtriser la vie de longue durée dans l'espace.


    Aux États-Unis donc, la NASA essaya d'être pragmatique. Le programme de la navette spatiale commença, les missions Apollo 18 19 et 20 furent annulées, et les fusées Saturn restantes furent consacrées au programme de station spatiale Skylab. Des projets de station spatiale existaient en fait déjà, comme MOL (Manned Orbital Laboratory) de l'Air Force, approuvé en 1965, puis abandonné en juin 1969 pour économiser 1,5 milliard de dollars US.

    Les soviétiques avaient changé d'objectif avant les États-Unis ; Soyouz 9, tiré le 1[SUP]er[/SUP] juin 1970, resta 19 jours en orbite, battit le record de durée de vie dans l'espace, mais les cosmonautes furent très affaiblis à leur retour : leurs muscles atrophiés les rendaient incapable de marcher sans aide; la présence longue d'un homme en orbite n'était donc pas anodine.

    Les premières stations spatiales

    Skylab était initialement un projet américain de grande station, mais à cause des coupes budgétaires, le projet réutilisa une partie du matériel des missions Apollo annulées, et la station fut construite dans un étage de fusée Saturn IB, à la place des moteurs et des réservoirs. La station pesait 100 tonnes, faisait 24,6 mètres de long, 6,6 de diamètre, contenait du matériel scientifique (dont un télescope) et les aménagements nécessaire à la vie des occupants (dont une douche). Skylab fut lancé le 14 mai 1972 depuis Cap Canaveral, mais la phase finale de la mise en orbite ne se passa pas bien : le bouclier de protection thermique et un des deux panneaux solaires furent arrachés, et le deuxième panneau ne se déplia pas complètement. Trois astronautes partirent dans un vaisseau Apollo le 24 mai, et arrivèrent avec difficulté à décoincer le panneau solaire restant, et à ajouter une protection thermique conçue en urgence sur terre. Ils purent utiliser la station, faire quelques expériences scientifiques, et revinrent le 22 juin.
    Plusieurs missions suivirent comme Skylab 3, lancé le 28 juillet 1973, qui battit le record de durée de vie avec 58 jours. La station Skylab fut détruite le 11 juillet 1979 après avoir été habitée pendant 171 jours, car la navette spatiale prévue pour emporter les équipages dans la station n'était pas prête. Un deuxième Skylab (parfois appelé
    Skylab B) avait été construit, mais il ne fut jamais utilisé pour raison budgétaire.

    L'URSS travaillait déjà sur une station spatiale à vocation militaire nommée 'Almaz'. Elle fut utilisée comme base de travail pour une station civile concurrençant Skylab. Le résultat fut Saliout, une station de 18,9 tonnes, 16 mètres de long, 4,15 de diamètre et 90 m[SUP]3[/SUP] de volume. Saliout 1 fut la première station spatiale en orbite, lancée le 19 avril 1970. Soyouz 10, tiré le 23 avril, tenta de rejoindre Saliout, mais à cause d'un problème d'arrimage, dut revenir sur terre sans que les cosmonautes n'aient pu entrer dans la station. L'équipage de Soyouz 11, le 6 juin 1971 put pénétrer dans la station, mais dut faire face à un incendie qu'ils maîtrisèrent. Il quitta la Saliout le 29 du même mois.

    La mission aurait pu être une réussite, mais elle finit en drame : une valve de pressurisation défectueuse fit fuir l'oxygène de la capsule de retour, et les 3 cosmonautes, non équipés de scaphandres (par manque de place) moururent asphyxiés. La station Saliout 1 fut détruite volontairement le 11 octobre 1971, mais la fusée devant lancer sa remplaçante explosa lors de son lancement en juillet 1972. Le nom Saliout 2 fut réutilisé lors du lancement d'une station Almaz en avril 1973, dénomination qui permettait de camoufler ses origines militaires. Malheureusement, ce fut à nouveau un échec, une perte de pressurisation rendit la station inhabitable ; elle fut donc détruite 2 mois après. La station Saliout 3, lancée le 25 juin 1974, qui fut aussi une Almaz de l'armée soviétique, connut plus de réussite.


    À vocation stratégique, elle contenait des appareils photo, des appareils de détection, ainsi qu'un canon 23 ou 30mm qui fut testé sur un satellite cible en janvier 1975. Ce fut à priori la première utilisation d'une arme depuis l'espace pour détruire une cible. Saliout 4, cette fois civile, fut lancée le 2 décembre 1974, et fut visitée par l'équipage de Soyouz 17. L'équipage suivant, le 5 avril 1975, connut de graves problèmes au décollage, lors de la séparation du 2[SUP]e[/SUP] étage de la fusée: le vaisseau Soyouz fut séparé de la fusée en catastrophe et l'équipage redescendit sur Terre dans la foulée, heureusement sans mal. L'URSS cacha l'échec de la mission en la renommant Soyouz 18a, et en redonnant le titre Soyouz 18 à la mission suivante, qui fut lancée le 24 mai 1975, et dont l'équipage, en restant 63 jours à bord de Saliout, établit un nouveau record de durée en orbite.

    Au milieu de cette concurrence teintée de visions militaires entre les deux pays (la tension était toutefois moindre que quelques années avant), un projet naquit entre les USA et l'URSS: faire se rencontrer dans l'espace des engins des deux blocs.
    Élaboré entre
    Léonid Brejnev et Richard Nixon puis Jimmy Carter, ce projet devait initialement faire se rencontrer les stations Skylab et Saliout, puis fut modifié en 1972 pour une rencontre entre les vaisseaux Apollo et Soyouz (ASTP pour Apollo Soyouz Test Project), à l'aide d'un module d'arrimage commun, qui aurait alors pu être utilisé par une des deux nation pour le sauvetage d'un équipage de l'autre nation. Le 15 juillet 1975, Soyouz 19 partit de Baikonour, Apollo partit de cap Canaveral, et les deux vaisseaux s'arrimèrent deux jours plus tard, permettant aux deux équipages de se rencontrer.


    Les soviétiques continuèrent à envoyer des stations en orbite, en repoussant toujours plus loin les limites de durée de vie dans l'espace. Saliout 5 (une station Almaz) fut tirée le 22 juin 1976 et resta 412 jours en orbite. Elle fut visitée par l'équipage de Soyouz 21, qui dut la quitter en urgence à cause d'un dégagement de fumée dans la station ; Soyouz 23 n'arriva jamais à s'y arrimer, et l'équipage de Soyouz 24 fut le dernier de la station. Saliout 6 et 7, lancées le 29 septembre 1977 et le 19 avril 1982, étaient des versions civiles très évoluées ; elles utilisaient entre autres le nouveau vaisseau Progress comme module de ravitaillement. Ce vaisseau, relativement simple et toujours utilisé en 2009, arrive avec du ravitaillement, repart avec les déchets de la station et se consume dans l'atmosphère.

    Saliout 6 fut habitée pendant environ 680 jours et accueillit, pour la première fois, un cosmonaute étranger, le Tchécoslovaque
    Vladimir Remek. Saliout 7 resta quant à elle 3216 jours en orbite (soit 9 ans), ce qui fut évidemment un nouveau record, et fut occupée pendant 1075 jours. Saliout 6 et 7 permirent donc à l'homme de véritablement vivre dans l'espace (Leonid Kizim, Vladimir Solovyov et Oleg Iourievitch Atkov y passèrent 237 jours en 1984), présence pendant laquelle furent faits des EVA, des expériences, ainsi que l'accueil d'astronautes internationaux (dont le français Jean-Loup Chrétien qui y resta une semaine en juillet 1982).

    Les navettes spatiales


    Dès 1969, après Apollo 11, la NASA était consciente de la nécessité de baisser les coûts des programmes spatiaux. Une des pistes pour faire des économies était de posséder du matériel réutilisable : jusqu'à présent, les fusées, capsules et vaisseaux n'étaient prévus que pour une unique utilisation. Plusieurs études avaient déjà débuté, comme pour le X-20 Dyna-Soar, une navette imaginée par l'Air Force de 1957 à 1962 qui aurait dû être lancée par un missile Titan, ou le programme Lifting Bodies de la NASA, des avions dont le fuselage devait assurer la portance (pour améliorer le ratio poids/efficacité d'emport), ou enfin le projet RT8, un avion gros porteur capable de larguer un engin spatial en altitude. Après de nombreux débats, le projet de la navette américaine fut lancé en 1972 ; le but était de diviser les coûts de lancement par 5 à 10. La navette devait être équipée d'une soute, d'un bras de manipulation, et devait être utilisable pour 100 lancements. Un grand réservoir d'hydrogène et d'oxygène liquides, ainsi que deux boosters à poudre devaient aider la navette au décollage, puis s'en détacher ; enfin, les deux boosters devaient être récupérés pour une réutilisation suivante. Pour pouvoir financer ce projet, et parce que les fusées devaient devenir obsolètes, des programmes de lanceurs conventionnels, comme l'Atlas-Centaur furent arrêtés.

    Le prototype 'Enterprise' fut construit de 1974 au 17 septembre 1976, et fut testé monté sur le dos d'un Boeing 747 modifié, puis en vol libre. Au final, la navette faisait 37,24 mètres de long, 4,9 de diamètre, 23,79 d'envergure, pesait 68,586 tonnes à vide et pouvait emporter une charge de 27,85 tonnes. Le premier décollage fut effectué par la navette Columbia le 12 avril 1981 à 4 heures, avec John Young et Bob Crippen à bord ; elle effectua 36 orbites à 300 km d'altitude sans soucis. Ce succès fut le bienvenu : les américains n'étaient plus retournés dans l'espace depuis 1975! Columbia sera réutilisée à fin de tests le 12 novembre 1981, puis le 22 mars 1982 (pour un vol de 8 jours) et enfin le 27 juin 1982 (pour un vol de 7 jours). Son premier vol commercial eut lieu le 11 novembre 1982 ; elle s'acquitta de sa mission avec succès (mettre en orbite deux satellites de communication et accomplir des expériences scientifiques), et atterrit le 16 novembre.

    Après ces réussites, les autres navettes furent produites : Challenger fut prête en avril 1983, Discovery durant l'été 1984 et Atlantis en septembre 1985, et furent très utilisées par la suite. Le 28 novembre 1983, la mission STS-9 utilisa Spacelab 1, un module laboratoire pressurisé créé par l'ESA, et placé dans la soute de la navette. Une deuxième version, Spacelab 2, suivra et sera utilisée jusqu'en 1998. Lors du vol de Challenger STS-41 B parti le 3 février 1984, pour la première fois, un homme fut en orbite libre, sans aucun lien avec son vaisseau spatial : l'astronaute utilisa le MMU (Manned Maneuvring Unit), une unité autonome de 6 heures d'autonomie, qui ne fut en fait plus utilisée par la suite, à cause des risques. En avril 1984, eut lieu le premier dépannage d'un satellite dans l'espace : George Nelson et James van Hoften réparèrent Solarmax avec la navette Challenger; en novembre, deux satellites furent ramenés sur Terre dans une navette pour révision, et furent ensuite remis en orbite.

    Les succès à répétitions eurent peut être l'effet d'endormir l'opinion publique qui voyait le vol spatial comme banal ; le retour à la réalité eut lieu le 28 janvier 1986, alors que Challenger fut lancée lors d'un temps de grand froid. Un des joints d'un booster, à cause du gel, commença à fuir lors du décollage, et la flamme résultante brula la fixation du booster qui se décrocha, heurta le réservoir et la navette qui se disloquèrent. Le choc fut d'autant plus rude pour le public que ce tir était plus médiatisé que les précédents, à cause de la présence de l'institutrice Christa McAuliffe à bord de la navette. Des polémiques naquirent au sujet d'une éventuelle possibilité de sauver l'équipage, sur les dysfonctionnements de la NASA, qui avait été avertie des risques causés par le froid sur joints, ou sur le coût du programme. En conséquence, l'US Army se retira du programme, et les navettes furent interdites de vol pendant 2 ans et demi, le temps de les améliorer. James C. Fletcher, un ancien directeur de la NASA, reprit ses fonctions.

    Les vols reprirent avec Discovery le 29 septembre 1988, et la navette détruite fut remplacée par Endeavour, construite en 1987 avec des pièces détachées, et qui commencera à voler en 1992.
    Un autre drame eut lieu le 16 janvier 2003, lorsque, lors du décollage, le
    bord d'attaque de l'aile gauche de Columbia fut endommagé par un bloc de mousse isolante du réservoir. Lors de son retour au sol, le 1[SUP]er[/SUP] février, la navette se disloqua à cause de l'entrée de l'air brulant dans l'aile et des forces aérodynamique dues à une vitesse de mach 18). L'équipage fut tué, et à nouveau, une polémique eut lieu, car le problème posé par les impacts avec des morceaux de mousse était alors courant et déjà connu par la NASA, qui était devenue trop confiante à ce sujet.
    Les vols de navette s'arrêtèrent à nouveau, ce qui fut préjudiciable à la
    Station Spatiale Internationale qui en était dépendante pour son assemblage et son ravitaillement. Ce fut Discovery, le 26 juillet 2005, qui reprit les vols, mais la navette connut à nouveau un problème d'impact avec de la mousse, et même s'il n'y eu cette fois aucune conséquence pour l'équipage, les vols furent à nouveau arrêtés. En 2009, la dernière reprise des vols eut lieu le 9 septembre 2006 avec Atlantis.

    Au final, la navette ne se révéla pas si économique : il y eut moins de navettes construites que prévu, elles durent donc voler plus fréquemment et donc s'user plus vite. De plus, la longévité de certains composants fut surestimée (comme son fragile bouclier thermique) ; les durées et les coûts d'entretien plombèrent la facture. Au final, les tirs de la navette se révélèrent plus coûteux que ceux de fusées classiques.


    En URSS, les mêmes raisons poussèrent les soviétiques à concevoir une navette spatiale. Il y eut par exemple le projet du MiG-105, mais ce fut finalement le programme de l'orbiteur Bourane (tempête de neige en russe), qui devait permettre de mettre en orbite une charge de 30 tonnes, qui débuta en 1971. Assez ressemblante à la navette américaine, le lanceur possédait quatre boosters liquides (contre deux à poudre pour l'américaine), la navette possédait des réacteurs normaux (ceux de l'américaine sont des moteurs fusée), et elle avait la possibilité de voler télécommandée, sans équipage. Cinq prototypes de ce nouvel orbiteur furent construits entre 1984 et 1986, à fin de divers test.

    La navette OK-1.01 fut prête en 1986, transportée par
    AN-225 sur son pas de tir, où elle fit son unique lancement le 15 novembre 1988, à vide et télécommandée. Le vol fut un succès, mais à cause de l'effondrement de l'URSS, le programme ne put être continué. Bourane et la seconde navette OK-0.02 (nommée Buria ou Ptichka) qui était presque terminée devinrent propriété du Kazakhstan, incapable économiquement de les utiliser. Signe de décrépitude, la navette Bourane fut détruite en 2002, lorsque le hangar dans lequel elle était stockée s'effondra...

    La fusée Ariane européenne

    Malgré l'échec de la fusée Europa II en novembre 1971 et l'abandon du projet Europa III, la France avait proposé la création d'un lanceur basé sur la fusée Diamant, le L3S. Les pays européens eurent du mal à se mettre d'accord: les britanniques préféraient financer leur satellite maritime MAROTS, les allemands leur module Spacelab emporté par la navette spatiale. De plus, à l'âge de la navette réutilisable, et à cause des propositions d'utilisation des lanceurs américains, le projet de lanceur européen ne semblait pas judicieux à certains. Pourtant, à cause des restrictions drastiques posées par les américains en échange de l'utilisation de leurs lanceurs, comme lors du lancement du satellite Symphonie, et parce que, le 31 juillet 1973 à Bruxelles, les pays européens purent se mettre d'accord pour s'aider mutuellement à financer leurs projets, le programme Ariane put commencer.

    Ce programme, d'un coût de 2,063 milliards de francs fut principalement contrôlé et financé par la France, ce qui devait permettre d'éviter les errements dus aux problèmes de communication entre pays participants : elle assura 60 % du budget, s'engagea à payer tout dépassement de plus de 120 % du programme. En contrepartie, le CNES français fut maitre d'œuvre et l'Aérospatiale l'architecte industriel.

    Les deux agences ESRO et ELDO furent fusionnée le 15 avril 1975, ce qui donna peu de temps après naissance à l'ESA (European Space Agency), constitué de onze pays (Allemagne, Belgique, Danemark, Espagne, France, Royaume-Uni, Pays-Bas, Irlande, Italie, Suède, Suisse, puis Autriche, Norvège, Finlande), plus l'aide du Canada. Les pays membres s'engageaient à verser une certaine somme pour financer le programme commun, et avaient la possibilité de financer d'autres projets spécifiques. Une société privée, Arianespace, fut créé en 1980 pour gérer et commercialiser le nouveau lanceur Européen.

    Le but du programme européen Ariane était d'être indépendant des technologies américaines et russes, et de pouvoir lancer un ou deux satellites gouvernementaux par an ; une importante activité commerciale n'était pas prévue. L'utilisation du pas de tir de Kourou, inauguré en 1968, fut un atout grâce à sa localisation près de l'équateur, position qui augmente les capacités de tir des fusées.
    La première fusée Ariane était dotée de trois étages, mesurait 47 mètres de haut, pesait 210 tonnes, et grâce à sa poussée de 240 tonnes, pouvait placer en orbite géostationnaire des satellites de 1 700 kg. Son premier essai de tir eu lieu le 15 décembre 1979, mais un problème de capteur de pression arrêta les moteurs ; un deuxième essai, le 22, fut annulé à cause d'un problème de séquence d'amorçage. Finalement, le dernier essai de tir, le 24 décembre réussit parfaitement.


    La carrière de ce lanceur, commencée le 24 décembre 1979 et terminée fin 1998, fut un succès : 110 des 118 tirs réussirent, le lanceur s'octroya 50 % des parts de marché.
    Ariane fut donc réutilisée et modifiée, et ses versions 2, 3 puis 4 connurent la même réussite, installant l'Europe comme acteur majeur de l'économie spatiale. Un budget de 42 milliards de francs fut alloué à la création d'un lanceur totalement nouveau, Ariane 5, doté d'un nouveau moteur
    Vulcain, qui devait grâce à sa puissance accrue permettre de baisser les coûts et d'emporter la navette Hermès (un programme de navette française puis européenne abandonné en 1992). Ariane 5, haute de 52 mètres, pesant 718 tonnes pour 1000 tonnes de poussée, connut un échec lors de son premier tir du 4 juin 1996, à cause d'un problème de trajectoire qui avait obligé les responsables à détruire la fusée et ses quatre satellites en vol. Il y eut d'autres problèmes au début de sa carrière, mais depuis, Ariane 5 a effectué de nombreux lancements, et a atteint une fiabilité de 95 %.

    La station russe Mir


    Le projet de station spatiale Mir débuta en 1976, l'objectif était d'établir une présence constante dans l'espace. Ce fut une grande station assemblée dans l'espace, entre 1986 et 1996, autour d'un module central dérivé de Saliout 7 et d'une sphère dotée de 5 points d'arrimage. Le programme manqua d'être annulé en 1984, à cause de la concurrence du programme Bourane, mais aussi de problèmes de poids trop grand, d'un retard de son système informatique... Finalement, l'élément central, dédié à la vie et la communication des cosmonautes, fut lancé le 20 février 1986 par une Fusée Proton.

    La station fut considérée comme opérationnelle le 6 mars 1986, et sa première visite eut lieu le 13 mars de la même année. Le 6 mai, l'équipage de Mir la quitta pour rejoindre la station Saliout 7, toujours en orbite, démonta une partie de son équipement et le ramena dans la nouvelle station le 25 juin : ce fut le premier voyage entre deux stations spatiales. D'autres modules furent ajoutés au noyau primitif de Mir, chacun contenant du matériel scientifique et des équipements divers :


    • le module d'astrophysique Kvant-1 (tiré le 31 mars 1987) ;
    • le module de recherche biologique et d'observation de la Terre Kvant-2 (tiré le 26 novembre 1989) ;
    • le module de recherche technologique Kristall (tiré le 20 mai 1990) ;
    • le module de géophysique Spektr (tiré le 20 mai 1995) ;
    • le module d'observation de la Terre Priroda (tiré le 23 avril 1996).
    L'ensemble finit par peser 140 tonnes, pour un volume habitable de 380m, et était donc le plus gros ensemble spatial n’ayant jamais existé. La présence de cette station dans l'espace permit le début d'échanges internationaux constants : la navette US fut utilisée pour amener du ravitaillement et des hommes (son premier arrimage eut lieu le 29 juin 1995), et Mir fut habitée par des équipages provenant de plusieurs pays différents. En tout, 30 Soyouz, 22 cargos Progress, 9 missions de la navette ont amené 84 astronautes différents. La station participa aussi à la première grande publicité spatiale, quand en 1996, la société Pepsi Cola paya un million de dollars pour qu'une cannette gonflable géante de son produit soit déployée dans l'espace. D'autres entreprises paieront pour profiter de la station comme support publicitaire...

    En février 1997, un incendie se déclara dans Kvant 1 ; il n'y eut pas de dommages graves et l'équipage s'en tira sain et sauf. Mais quelques mois plus tard, le 25 juin 1997, un vaisseau Progress percuta accidentellement le module Spektr lors d'un test : le module se dépressurisa et perdit un panneau solaire. Irrécupérable, il fut condamné en catastrophe.
    La station finit par être jugée trop vieille et demandant trop de maintenance. Les coûts du programme étaient d'autant plus grands pour la Russie qu'elle était en difficulté économique, alors qu'elle était engagée dans le programme de la station spatiale internationale dont le budget enflait. Malgré tout, les financements par les pays étrangers participant aux missions, ainsi que celles dérivées des publicités avaient allégé la note pendant un temps.

    La station fut donc désorbitée, et retomba sur terre le 23 mars 2001, entre la Nouvelle-Zélande et le Chili.

    Au final, Mir fut une grande réussite, un projet international qui fut le premier pas vers une présence de vie constante dans l'espace : elle resta 5511 jours (15 ans) en orbite, fut habitée pendant 4594 jours, par 88 cosmonautes différents de douze nations, et permit de faire environ 23 000 expériences scientifiques.

    L'éveil de la Chine

    Le premier satellite chinois, Dong Fang Hong I, fut lancé avec succès le 24 avril 1970 par une fusée Chang Zeng (Longue Marche) conçue par Qian Xuesen. À l'instar de Spoutnik 1, ce satellite diffusait par radio le chant révolutionnaire L'Orient est rouge. Le lanceur Longue Marche fonctionna suffisamment bien pour qu'il soit utilisé commercialement; le 7 avril 1990, la chine signa son premier contrat commercial pour le satellite Asiasat-1.
    Au début des années 1990, un programme de vol habité fut mis en place, avec l'aide de la Russie : le vaisseau spatial Shenzhou fut conçu, inspiré par le Soyouz russe. Il est constitué d'un module orbital (pour le vol dans l'espace), d'un module de service (contenant les moteurs et les appareillages), ainsi que d'un module de descente (pour le retour sur terre). Le premier vol de ce vaisseau, inhabité, eut lieu le 20 novembre 1999 et fut un succès. Il fut suivi par trois autres vols d'essais tout aussi réussis.

    Le 15 octobre 2003,
    Shenzhou 5 décolla en emmenant Yang Liwei, faisant de lui le premier taïkonaute (il effectua 14 orbites en 21 heures), et faisant de la chine le troisième pays après les États-Unis et la Russie à envoyer un homme dans l'espace par ses propres moyens. Shenzhou 6 suivit deux ans plus tard, et fut mis en orbite avec deux hommes d'équipage le 10 octobre 2005. Une nouvelle étape fut franchie le 27 septembre 2008, lorsque les taïkonautes de Shenzhou 7 effectuèrent avec succès une sortie extra véhiculaire.


    Dans le reste du monde
    Au Japon
    Le 9 septembre 1975, le Japon mit sur orbite le satellite Kiku, grâce à la fusée N-1 de sa NASDA. Les succès continuèrent entre 1970 et 1990, avec entre autres l'envoi sur la comète de Halley des sondes Sakigake et Suisei en 1986. En 1990, le premier japonais à aller dans l'espace fut le journaliste Toyohiro Akiyama, à qui la chaine de télévision TBS avait payé la place à bord d'un Soyouz TM-11 et de la station Mir. Premier journaliste de l'espace, il y fit plusieurs émissions en direct. Le deuxième japonais fut Mamoru Mohri, un spationaute officiel de la NASDA, qui participa à la mission SpaceLab J.

    Les réussites des années 1970-1980 laissèrent place à une série d'échecs dans les années 1990, comme Nozomi, une sonde martienne qui rata sa mise en orbite. Les différentes agences spatiales furent donc fusionnées, pour donner naissance en 2003 à l'Agence d'exploration aérospatiale japonaise (JAXA). Cette fusion mit un terme au projet HOPE-X (H-II Orbiting Plane), concernant un avion spatial japonais.


    Premier décollage de la navette Columbia en 1981
    Vidéo Ina - JA2 20H : EMISSION DU 12 AVRIL 1981, vidéo JA2 20H :
    EMISSION DU 12 AVRIL 1981, vidéo - Archives vidéos : Ina.fr

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    28 janvier 1986 : la navette Challenger se désintègre en vol
    C’était il y a 27 ans jour pour jour.
    Une vidéo amateur révélée seulement en 2012
    montre la tragédie sous un angle inédit.

    http://sciencesetavenir.nouvelobs.c...-navette-challenger-se-desintegre-en-vol.html
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    La tragédie de la navette Columbia
    http://www.youtube.com/watch?v=1KCaidX2OV8&feature=youtu.be

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    SUITE...
    Les missions scientifiques

     
  5. titegazelle

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    Les missions scientifiques


    Les télescopes

    L'observation du ciel depuis le sol terrestre est perturbée par l'atmosphère, qui fait perdre beaucoup de précision aux images en déviant les rayons lumineux ; les télescopes situés dans l'espace sont donc plus efficaces. De nombreux instruments d'observation furent envoyés dans l'espace ; il y eut parmi eux la famille des satellites
    OAO, lancés entre 1966 et 1972, dont le deuxième exemplaire fut le premier observatoire ultraviolet, SAS-1 puis SAS-2, lancés par la NASA les 12 décembre 1970 et 15 novembre 1972, qui furent respectivement les premiers observatoires à rayons X et à rayons gamma, IRAS (Infrared Astronomical Satellite), lancé le 25 janvier 1983, qui fut le premier télescope infrarouge.

    Hubble, du nom de Edwin P. Hubble, est un grand télescope spatial observant dans le spectre de lumière visible, conceptualisé par Lyman Spitzer, et qui est le fruit de l'association entre la NASA et l'ESA (qui participa à auteur de 15 %). Il fut mis orbite par la navette américaine le 25 avril 1990, des missions de maintenance ultérieures étant prévues par le projet (le satellite était conçu pour pouvoir recevoir de nouveaux instruments de détection). Les premières images furent décevantes car un problème de calibrage d'un miroir déformait la prise des images.

    Heureusement, fin 1993, Hubble put être réparé en orbite par l'équipage d'une navette ; ce fut l'occasion d'une sortie extra-véhiculaire d'une durée de 6 à 7 heures, ce qui reste un record en 2009. Le résultat de l'opération fut flagrant, et Hubble commença à fournir des images spectaculaires. La fin de ce télescope, décrit par la NASA comme «ayant révolutionné l'astronomie» et «ayant fourni des images d'une netteté et d'une profondeur sans précédent», est prévue pour les environs de 2015, après une dernière mission de maintenance en mai 2009.


    D'autres grands télescopes furent envoyés en orbite : Chandra, conçu pour l'observation des rayons X, fut lancé le 23 juillet 1999 par la navette américaine, et Spitzer (en hommage à Lyman Spitzer), conçu pour les infrarouges, fut lancé le 25 août 2003 par une fusée Delta.



    Télescope spatial Hubble

    [​IMG]
    Description : Le télescope spatial Hubble vu de la Navette spatiale Discovery
    pendant la seconde mission de maintenance du télescope,
    STS-82
    Date : 1997-02-19-07-06-57
    Auteur : NASA
    Cette image ou vidéo a été cataloguée par l’un des centres
    de la
    National Aeronautics and Space Administration (NASA) des États-Unis
    sous Photo ID : STS082-E-5937.

    [​IMG]Ceci est une image remarquable sur la Wikipédia en turc (Seçkin resimler)
    et est
    considéré(e) comme l'une de nos meilleures images.



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    Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope : HST) est un télescope spatial en orbite à environ 600 kilomètres d'altitude qui effectue un tour complet de la Terre toutes les 100 minutes. Il est nommé ainsi en l'honneur de l'astronome Edwin Hubble. Son lancement, effectué le 24 avril 1990 par une navette spatiale, est le fruit d'un long travail de recherche de la NASA et de l'Agence Spatiale Européenne.

    Ce télescope a une résolution optique supérieure à 0,1 seconde d'arc. Il est prévu de le remplacer en 2018 par le James Webb Space Telescope (précédemment nommé «Télescope spatial nouvelle génération» ou en anglais Next Generation Space Telescope : NGST).

    Travailler en dehors de l'atmosphère a de nombreux avantages. En effet, l'atmosphère obscurcit les images et absorbe le rayonnement électromagnétique à certaines longueurs d'onde, principalement dans l'infrarouge. De plus, les turbulences atmosphériques sont aussi évitées, même si actuellement les télescopes au sol peuvent les corriger à l'aide d'optiques adaptatives.

    Description technique


    Le télescope Hubble a une masse d'environ 11 tonnes, mesure 13,2 mètres de long, a un diamètre maximum de 2,4 mètres et a coûté 1 milliard de dollars US. C'est un télescope réflecteur à deux miroirs ; le miroir primaire mesure à lui seul environ 2,4 mètres de diamètre et a couté plus de 350 millions de dollars. Il est couplé à divers spectromètres ainsi que trois caméras : une à large champ pour les objets faiblement lumineux, une autre à champ étroit pour les images planétaires et une dernière réservée au domaine infrarouge.

    Il emploie deux panneaux solaires pour produire l'électricité principalement utilisée par les caméras et les quatre grands volants employés pour orienter et stabiliser le télescope. La caméra infrarouge et le spectromètre multi-objets doivent également être refroidis à -180 °C.


    Conception


    En 1923, Hermann Oberth mentionne l'intérêt d'un télescope spatial. En 1946, Lyman Spitzer publie un article sur le même sujet. En 1969, la National Academy of Sciences donne son accord à ce dernier pour une étude de faisabilité. En 1977, le Congrès accorde les fonds nécessaires à la construction du Large Space Telescope, premier nom de l'instrument. Celui-ci sera assemblé en 1985.

    Lancement et déception initiale


    Le télescope a été lancé le 24 avril 1990 par la mission STS-31 de la navette spatiale Discovery. Ce lancement avait déjà été retardé en 1986 à cause de la catastrophe de la navette spatiale Challenger en janvier de la même année.

    Les premières images fournies par le télescope ont généralement été considérées comme très décevantes par les astronomes et tous ceux concernés par le projet. Les images étaient floues et, malgré le traitement d'image, n'atteignaient pas la résolution prévue. Il fut établi que la société Perkin-Elmer en charge de tailler le miroir principal, avait légèrement trop aplati les bords à cause d'un mauvais étalonnage de l'instrument de vérification de courbure. Ce problème aurait pu être détecté avant le lancement mais ne le fut pas pour des raisons économiques. Ce défaut de courbure étant malgré tout homogène, il put être corrigé via un ensemble correcteur.

    Découvertes



    • Hubble a fourni, en 1994, des images de la collision de la comète Shoemaker-Levy 9 avec Jupiter.
    • La preuve que des planètes gravitent autour d'étoiles autres que le Soleil a été obtenue pour la première fois avec Hubble.
    • Les observations avec Hubble ont également prouvé que la matière sombre de notre galaxie n'est pas constituée uniquement de petites étoiles peu lumineuses.
    • Certaines des observations menant au modèle actuel de l'accélération de l'expansion de l'Univers ont été effectuées à l'aide du télescope spatial Hubble.
    • La théorie avançant que la plupart des galaxies contiennent un trou noir en leur centre a été partiellement confirmée par de nombreuses observations.
    • En décembre 1995, Hubble a photographié le champ profond de Hubble, une région couvrant un 30-millionièmes du ciel et contenant plusieurs milliers de galaxies. Une autre image, mais du ciel austral, a aussi été faite et est très semblable, renforçant la thèse que l'univers est uniforme à grande échelle et que la Terre occupe un endroit quelconque dans l'univers.
    Missions d'entretien

    Le télescope a été visité cinq fois par des astronautes opérant à partir de navettes spatiales afin de corriger les défauts de fonctionnement et d'installer de nouveaux équipements. De plus, en raison du freinage atmosphérique, le télescope perd lentement de l'altitude (et gagne de la vitesse). On profite donc de chacune de ces visites d'entretien pour replacer le télescope à une orbite plus haute à l'aide de la navette.

    • La mission d'entretien 1 (STS-61), en décembre 1993, a installé plusieurs instruments et d'autres équipements. Les plus importants du point de vue astronomique étaient : COSTAR, un ensemble de cinq miroirs correctifs ; et WF/PC-II, une version améliorée de caméra à champ large qui incorporait également un système de correction optique. Le 13 janvier 1994, la NASA déclara que la mission était un succès total et montra les premières nouvelles images qui étaient beaucoup plus nettes.

    • La mission d'entretien 2 (STS-82), en février 1997, remplaça le spectrographe haute résolution et le spectrographe pour objets faibles par un nouveau spectrographe (STIS) capable d'examiner les objets célestes avec une extrême finesse. Il fut aussi ajouté une nouvelle caméra infrarouge couplée à un spectrographe multi-objets (Near Infrared Camera / Multi-Object Spectrograph, NICMOS), cette nouvelle caméra permet d'observer les galaxies très lointaines.
    • L'équipage améliora aussi le système de navigation de Hubble en installant un senseur de guidage et des volants d'inertie refaits à neuf. Il fut par ailleurs doté d'un nouveau disque-dur capable de stocker 10 fois plus de données que l'ancien.
    • La mission d'entretien 3 A (STS-103), en décembre 1999, remplaça des gyroscopes et les senseurs de guidage précis qui étaient devenus défectueux et un nouvel ordinateur fut installé.
    • La mission d'entretien 3B (STS-109), en mars 2002, permit de réparer et d'améliorer plusieurs pièces, mais en exigeant des sorties prolongées et délicates dans l'espace. Les opérations effectuées furent :
      • La mise à jour des générateurs, ce qui fut particulièrement difficile car ceux-ci n'étaient pas conçus pour être remplacés en orbite et demandait aussi un arrêt total du télescope pour la première fois depuis sa mise en opération.
      • Le remplacement de ses panneaux solaires. Les nouveaux panneaux sont basés sur ceux conçus pour les satellites de communication Iridium. Ils ont seulement les deux-tiers de la taille des anciens panneaux qui étaient abîmés, avec pour résultat une diminution du freinage atmosphérique tout en fournissant 30 % de puissance en plus. Cette puissance additionnelle permettra à tous les instruments à bord de Hubble de fonctionner simultanément.
      • Le remplacement de la caméra pour objets faibles (Faint Object Camera) par une caméra de prospection avancée (Advanced Camera for Surveys). Ces deux instruments ont chacun la taille d'une cabine téléphonique.
      • L'installation d'une unité de refroidissement dans la caméra infrarouge NICMOS qui était non-fonctionnelle.
    L'accomplissement de cette mission augmenta considérablement les possibilités de Hubble, quasiment un nouvel instrument selon certains fervents.

    • Une cinquième et dernière mission (STS-125) a été faite par la navette spatiale à la suite de l'approbation de l'administrateur de la NASA Michael Griffin. La mise à niveau a consisté à installer deux nouveaux instruments scientifiques : le spectrographe des origines cosmiques (COS) et la troisième caméra à grand champ (WFC-3). Cette mission réalisée par l'équipage de la navette spatiale Atlantis a décollé le 11 mai 2009 et a duré 13 jours.
    Après Hubble

    La NASA avait l'intention de lancer le télescope de l'espace de nouvelle génération (JWST ou James Webb Space Telescope) en 2009 et d'arrêter Hubble l'année suivante. Hubble, qui a été conçu pour une durée de 15 années, sera donc en service pour 25 ans. Le lancement du JWST est prévu maintenant au plus tôt en 2018 par un lanceur Ariane 5.

    Maintenant la NASA, l'ESA et la communauté des astronomes doivent décider ce qui devra éventuellement succéder à Hubble. Le JWST pourrait sembler être la réponse à cette question, mais le NGST sera uniquement un télescope infrarouge, alors que le télescope Hubble couvrait toute la gamme du spectre, de l'infrarouge proche jusqu'au proche ultraviolet en passant bien sûr par le visible.

    Ce qui complique la question, ce sont les avancées stupéfiantes de la technologie des télescopes opérant à partir de la Terre qui ont été faites depuis que Hubble a été conçu.

    L'Agence spatiale canadienne (ASC/CSA), proposa d'envoyer un robot afin d'entretenir le télescope. Début 2005, cette option fut annulée, la NASA ayant décidé qu'elle effectuerait une ultime mission d'entretien. Cette mission, désignée STS-125 devait être lancée le 10 octobre 2008 avec la navette spatiale Atlantis. Toutefois, une panne majeure du système permettant le traitement et la transmission des données acquises par le télescope (dont le système de sauvegarde qui fonctionne encore) a provoqué un décalage de la mission afin qu'il puisse être remplacé. La mission a donc eu lieu le 11 mai 2009.

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    licence Creative Commons paternité partage à l’identique
    Nom de la page : Télescope spatial Hubble
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    Source : Article Télescope spatial Hubble de Wikipédia en français (auteurs)
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    Les plus belles photographies d'Hubble


    Les 100 plus belles photos prises par le Télescope spatial Hubble
    selon le site spacetelescope.org


    Le top 5 :


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    N°1 Arp 273


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    N°2 NGC 3603


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    N°3 NGC 1672


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    N°4 Galaxies des Antennes (NGC 4038 & NGC 4039)


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    N°5 NGC 1275

    Toutes ces images sont dans le Domaine Public
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    Télescope Hubble



    Notre Univers vu par Hubble

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    SUITE…

    L'exploration de Mars
     

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    L'exploration de Mars


    Mars
    fut la cible de beaucoup de missions, mais celles-ci furent souvent des échecs.

    Les soviétiques lancèrent différentes sondes, qui toutes connurent des problèmes et finirent en fiasco : Marsnik-1 puis Marsnik-2, lancés les 10 et 14 octobre 1960, Spoutnik 22 lancé le 24 octobre 1962, Mars 1 lancé le 1[SUP]er[/SUP] novembre 1962, et Spoutnik 24 lancés le 4 novembre 1962 furent tous des échecs. Les États-Unis connurent aussi des difficultés, avec Mariner 3, lancé le 5 novembre 1964, qui ne put se séparer du dernier étage de son lanceur.
    Les premières réussites eurent lieu, le 14 juillet 1965: suite à son tir du 28 novembre 1964, Mariner 4 prit 21 photos à 10 000km de distance de Mars, et ses instruments révélèrent l'absence de champ magnétique, ainsi qu'une atmosphère plus fine prévu. Suivirent Mariner 6 et 7 lancées les 24 février et 27 mars, prirent encore plus de photos à environ 3 400 kilomètres de la surface de la planète, clichés qui révélèrent, contrairement aux récits abondants de science-fiction, que Mars est un désert...
    Les soviétiques, eux, continuèrent sur leur série d'échecs : Zond 2, le 30 novembre 1964, puis les orbiteurs Mars-69 521 et Mars-69 522 lancés les 27 mars et 2 avril 1969 ratèrent leurs missions, suivis par Cosmos 419, le 10 mai 1971.

    Si les rares réussites martiennes n'avaient consisté jusque là qu'en des survols, un pas fut franchi lorsque Mariner 9, lancée le 30 mai 1971, se mit en orbite le 14 novembre de la même année, devenant le 1[SUP]er[/SUP] satellite artificiel de la planète Mars. La sonde permit à la NASA de découvrir le visage complet de la planète, car les anciennes sondes n'en avaient vu qu'une partie: Mariner 9 découvrit certains de ses éléments les plus caractéristiques comme l'Olympus Mons, le plus haut volcan du Système solaire, Valles Marineris, de grands canyons de 4 000 kilomètres de long, ainsi que des structures géologiques tendant à attester d'une présence d'eau à une certaine période. Cette dernière question concernant l'eau va longtemps rester en débat par la suite.

    Les soviétiques connurent des réussites en demi-teinte : les sondes Mars 2 et 3 lancées les 19 et 28 mai 1971 furent mises en orbite, mais leurs atterrisseurs connurent des problèmes : celui de Mars 2 s'écrasa, et celui de Mars 3 devint muet 29 secondes après son atterrissage. Mars 3 fut malgré tout la première sonde à atterrir sur le sol martien, et les équipements restés en orbite de Mars 2 et 3 collectèrent tout de même des données. Les sondes suivantes, lancées en 1973, Mars 4, 5, 6 et 7 furent toutes des échecs pour causes diverses : orbites manquées, problèmes techniques, pertes de communication. A nouveau, en 1988, les missions des sondes Phobos 1 et 2 ratèrent...

    L'étape suivant logiquement la mise en orbite était la descente sur la planète. Les sondes Vikings 1 et 2 furent donc des orbiteurs emmenant des modules de descente équipés de laboratoires scientifiques. Leurs tirs eurent lieu les 20 août et 9 septembre 1975, elles furent mises en orbite les 19 juin et 7 août 1976, et leurs atterrisseurs touchèrent le sol martien les 20 juillet et 3 septembre 1976, avec succès. Les photos, révélant des détails de l'ordre de quelques centimètres, permirent de découvrir un sol martien rougeâtre et très caillouteux; des mesures diverses furent prises, et les expériences biologiques ne donnèrent pas de résultat concrets.

    La décennie 1980 et le début des années 1990 furent pauvres en mission martiennes; au cours des années 1980, le programme de la navette spatiale provoqua des coupes budgétaires, causant l'arrêt de certains projets. La sonde américaine Mars Observer, lancé en septembre 1992, fut un échec à cause d'une perte de contact radio. Du côté Russe, en 1996, Mars 96, un projet très important, ne put s'échapper de l'attraction terrestre et retomba dans la Pacifique. L'échec suivant fut subi par le satellite japonais Nozomi, qui embarquait de l'équipement canadien; il connut une série continue de problèmes divers qui menèrent la mission à l'échec.

    La deuxième moitié des années 1990 vit le début d'une série de sondes destinées à Mars, ainsi que le début de la fin de la «malédiction de mars» et des échecs successifs des missions. Le 4 juillet 1997, la sonde Mars Pathfinder atterrit sur la planète rouge, et son robot mobile d'exploration Sojourner la parcourut pendant 83 jours martiens (soit 81 jours terrestres), plus que la durée prévue initialement. En même temps, le 12 septembre 1997, Mars Global Surveyor fut mis orbite; ce fut une nouvelle réussite, car la sonde envoya ses données pendant sept ans et demi, alors qu'elle n'était prévue que pour un an et demi. Pour autant, les problèmes n'étaient pas terminés ;
    Mars Climate Orbiter
    s'écrasa le 23 septembre 1999, suite à une confusion sur l'unité de mesure à utiliser pour contrôler son atterrissage. Sa sœur, Mars Polar Lander devint muette le 3 décembre de la même année, alors qu'elle entrait dans l'atmosphère martienne. Les missions suivantes, Mars Odyssey en 2001, puis Mars Express de l'ESA en 2003, furent plus réussies, et trouvèrent respectivement de grandes quantités d'hydrogène aux pôles, et de méthane dans l'atmosphère.


    Deux robots mobiles d'exploration (Mars Exploration Rover, MER), nommés Spirit et Opportunity furent envoyés par la NASA vers Mars, et y atterrirent les 4 et 25 janvier 2004; leur but était entre autres de rechercher des traces d'eau. Malgré des résultats peu probants sur ce point, la mission fut une réussite : les deux robots fonctionnaient encore quatre ans après leur arrivée.

    Pour remplacer Mars Global Surveyor, Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) est lancé le 12 aout 2005, il est équipé de caméra haute précision, de radar et de spectromètres.

    L’exploration de Mars tient une place particulièrement importante dans les programmes scientifiques d'exploration du système solaire des principales puissances spatiales. Près de quarante sondes, orbiteurs et atterrisseurs, ont été envoyées vers Mars depuis le début des années 1960. Les motivations sont multiples. Mars constitue d'abord une destination proche ce qui permet d'y envoyer relativement facilement des engins spatiaux.
    Par ailleurs, contrairement aux autres planètes du Système solaire, Mars a sans aucun doute connu par le passé des conditions assez proches de celles régnant sur Terre qui ont pu, mais cela reste à confirmer, permettre l'apparition de la vie. Depuis l'invention du télescope cette planète de type terrestre intrigue les scientifiques comme le grand public. Certains ont spéculé sur la présence d'une civilisation martienne. Mais le premier survol de Mars par la sonde américaine Mariner 4 (1964) dévoile une planète beaucoup moins accueillante que prévu dotée d'une atmosphère très ténue, sans champ magnétique pour la protéger des rayonnements stérilisants et comportant une surface d'apparence lunaire très ancienne. Toutefois les observations plus poussées menées par l'orbiteur Mariner 9 (1971) montrent que Mars présente en fait une géologie plus complexe avec des traces de volcanisme et des formes peut-être façonnées par des eaux de surface.

    Mars a été un des enjeux de la Course à l'espace, affrontement pacifique entre les États-Unis et l'Union soviétique à l'époque de la Guerre froide.
    L'URSS parvient la première à poser sur le sol de la planète l'atterrisseur Mars 3 (1971) mais celui-ci ne survit que 20 secondes. Les deux atterrisseurs américains du programme Viking accompagnés par des orbiteurs qui arrivent sur Mars en 1976 se caractérisent par leur longévité et fournissent une moisson d'informations sur la planète : composition de l'atmosphère, météorologie martienne, premières analyses du sol martien in situ. Une tentative de détection d'une vie microbienne au moyen d'un mini laboratoire embarqué ne fournit pas de résultat déterminant.
    Durant les 20 ans qui suivent plus aucune mission n'est lancée vers Mars. Dès cette époque des projets de missions spatiales habitées sont élaborés. Mais le défi technique et financier soulevé par une telle mission reste dans les années 2010 hors de portée des capacités des agences spatiales les mieux dotées.


    Les années 1990 voient la reprise des missions d'exploration de Mars avec des résultats contrastés. Pas moins de sept sondes spatiales sont perdues : les deux sondes spatiales du programme soviétique Phobos (1988) lancées vers le satellite Phobos, la sonde de la NASA (Mars Observer (1992), la sonde soviétique Mars 96 (1996) développée avec une forte participation européenne, les sondes américaines Mars Climate Orbiter (1998) et Mars Polar Lander (1998), et enfin la sonde japonaise Nozomi (1998). La NASA connait toutefois deux succès l'un essentiellement technologique avec le petit rover Sojourner déposé sur le sol martien par Mars Pathfinder (1996) et l'autre scientifique avec l'orbiteur Mars Global Surveyor (1996) qui va collecter des données détaillées sur la planète durant 9 ans. Ce dernier détecte la présence de minéraux qui prouvent que Mars n'a pas toujours été la planète aride que l'on connait aujourd'hui.

    Les années 2000 sont beaucoup plus fructueuses. Au début de cette décennie la NASA développe plusieurs missions à budget modéré dont l'objectif principal est la recherche de la présence passée et présente d'eau.
    Ce sont les orbiteurs 2001 Mars Odyssey et Mars Reconnaissance Orbiter (2005), les deux rovers MER (2003) et l'atterrisseur Phoenix (2007) qui se pose sur la calotte polaire. L'ensemble des informations recueillies complétées par celle de l'orbiteur européen Mars Express (2003) permettent d'esquisser une histoire géologique et climatique de Mars et de préparer la mission particulièrement ambitieuse et couteuse du rover Mars Science Laboratory lancé en 2011. Celui-ci, doté d'une instrumentation scientifique sophistiquée, doit réaliser une étude géologique et minéralogique très poussée qui pourrait permettre de détecter indirectement la présence passée d'une vie sur Mars.
    Mais cette période est également marquée par l'abandon du projet de retour d'échantillon martien stoppé pour des raisons techniques et financières et de celui du réseau de stations météorologiques MetNet. Les projets en cours sont handicapés par la récession économique qui frappe les États-Unis et seules deux missions aux objectifs et aux couts modestes sont programmées en 2012 : l'orbiteur Maven qui doit être lancé fin 2013 et étudiera les mécanismes qui entrainent la disparition de l'atmosphère martienne et l'atterrisseur fixe InSight (2016) chargé d'étudier la structure interne de la planète.


    Mars en question


    Mars est une planète qui fascine les hommes depuis longtemps. Les premières observations télescopiques révélèrent des changements de couleur à sa surface, faisant penser à de la végétation qui évoluait selon les saisons. De même, Giovanni Schiaparelli crut voir en 1877 des canaux suggérant l'existence d'une vie intelligente. Ces interprétations ont rapidement suscité un vif intérêt du public pour la «planète rouge». Plus tard, les observations des deux lunes, Phobos et Déimos, des calottes polaires, d'Olympus Mons (la plus haute montagne connue du système solaire) et de Valles Marineris (le plus grand canyon jamais observé) ont maintenu l'intérêt pour l'étude et l'exploration de celle-ci.

    Mars est une planète tellurique qui s'est formée en même temps que la Terre. Elle ne fait cependant que la moitié de sa taille, ne possède qu'une très fine atmosphère, et sa surface est froide et désertique.

    Parmi les questions que se posent les scientifiques à propos de Mars, on peut citer :

    • En quoi sa structure diffère-t-elle de celle de la Terre ?
    • Pourquoi ces deux planètes ont-elles subi des évolutions si différentes ?
    • Est-elle toujours géologiquement active ?
    • A-t-elle eu une atmosphère primitive suffisamment dense pour que de l'eau liquide ait pu couler à sa surface ?
    • Quelle a été son évolution climatique et quelles en ont été les raisons ?
    • Est-ce que des réactions chimiques ont formé des molécules prébiotiques et ont-elles abouti à des structures réplicatives (vivantes) ?
    • S'il y a eu de la vie, s'est-elle répandue partout et peut-elle encore exister ?
    • De quelles ressources naturelles pourraient disposer de futurs explorateurs humains ?
    Les découvertes antérieures à l'ère spatiale
    Premières observations
    Mars est identifié sans doute par les premiers astronomes de l'Antiquité : sa luminosité importante, son absence de scintillement qui permet de distinguer les planètes des étoiles et sa couleur rouge particulièrement accentuée en font un objet particulièrement visible et remarquable. Les grecs la baptise Arès (Mars dans la mythologie romaine) du nom du dieu de la Guerre et plus généralement du désordre car son mouvement leur semblait particulièrement erratique (Mars, vu de la Terre, traverse les zodiaques d'Est en Ouest, puis ralentit avant de repartir dans l'autre sens).

    C'est l'astronome allemand Johannes Kepler qui, après une étude de 8 ans des déplacements de la planète, parvient en 1609 à mettre en équation sa trajectoire définissant les lois de Kepler qui régissent le mouvement des planètes autour du Soleil. Dans les années 1670 les astronomes Jean Richer depuis la Guyane et Jean Richer et Jean-Dominique Cassini depuis Paris mesurent la parallaxe de Mars ce qui leur permet de déterminer la distance Mars-Terre et Soleil-Terre qui s'avère 20 fois plus importante que les estimations de l'époque.


    L'ère du télescope
    Les premiers télescopes d'une qualité suffisante pour observer la surface de Mars ne font leur apparition qu'à la fin du 18[SUP]e[/SUP] siècle. L'astronome William Herschel est le premier à observer vers 1780 à l'aide d'un instrument conçu par lui les calottes polaires de Mars qu'il pense recouvertes de neige et de glace d'eau. Il annonce que la planète a des saisons du fait de l'inclinaison de son axe qu'il mesure avec une bonne précision. Au début du 19[SUP]e[/SUP] siècle les astronomes parviennent à distinguer grâce à des instruments plus puissants des taches sombres et claires qui parsèment la surface de Mars. Les taches sombres sont unanimement attribuées par la communauté des astronomes à des océans, tandis que les taches claires sont vus comme des continents.
    L'astronome Asaph Hall parvient à détecter en 1877 à l'aide de la plus grande lunette astronomique de l'époque (66 cm de diamètre) les deux satellites de Mars : Phobos et Déimos.
    La même année l'astronome Giovanni Schiaparelli étudie Mars à l'aide d'une lunette relativement modeste (25 cm de diamètre) mais équipé d'un micromètre permettant une mesure relativement précise des objets observés. Il dresse une carte détaillée des zones sombres et claires qu'il désigne respectivement comme des "terrae" (terres) et "mare" (mers) officialisant l'existence de mers à la surface de Mars. Les terrae sont traversés selon ses observations par des "canale" (chenal de rivière) rectilignes. Il baptise les zones identifiables avec des noms latins tirés de lieux de la Méditerranée, de la Mythologie grecque et de la Bible (Olympus Mons, Syrtis Major, ...) qui seront officialisés par la suite.

    Les dessins de Schiaparelli sont repris par la presse populaire et le terme canale, mal traduit en canal, accrédite la thèse d'ouvrages artificiels à la surface de Mars. La croyance en l’existence des canaux martiens va durer de la fin du XIX[SUP]e[/SUP] siècle au début du XX[SUP]e[/SUP] siècle et marqua l’imagination populaire, contribuant au mythe de l’existence d’une vie intelligente sur la quatrième planète du Système solaire. Son plus ardent défenseur, l'américain Percival Lowell, fait construire un observatoire dédié à cette recherche, et tente jusqu'à sa mort de prouver leur existence. Les optiques plus précises des années 1920 permettent de ranger les canaux rectilignes au rang des chimères : leur observation, qui n’a jamais fait l’unanimité chez les astronomes, provenait d’une illusion d’optique, phénomène fréquent dans les conditions d’observation de l’époque (paréidolie).


    L'état des connaissances au début de l'ère spatiale
    À la fin des années 1950, peu avant que les premières sondes spatiales vers Mars ne soient lancées, les connaissances sur Mars découlent des observations effectuées avec les télescopes terrestres qui ne permettent pas de distinguer des détails inférieurs à 100 km. Ces instruments permettent de distinguer une planète rougeâtre comportant des structures au sol de grande taille alternativement claires et sombres et deux calottes polaires dont la taille varie au cours de l'année. On considère généralement que ces dernières sont constituées de glace d'eau. Pour les scientifiques la planète présente une atmosphère car à certaines périodes de l'année les détails de la surface s'estompent et qu'on a pu observer des nuages de couleur blanche ou jaune.

    Enfin certains observateurs estiment qu'une végétation fruste (lichens) subsiste peut être à la surface de la planète ce qui expliquerait les variations de teinte observée selon les saisons. Les estimations de pression atmosphérique sont largement au-dessus de la réalité et les températures avancées (de 10 à 25 °C à l'équateur dans une étude réalisée dans les années 1920) sont également fortement surévaluées.


    Déroulement d'une mission automatique vers Mars

    Une fenêtre de lancement tous les deux ans

    Une sonde spatiale ne peut rejoindre en ligne droite Mars. Le choix de sa trajectoire et de manière liée sa date de lancement est contrainte par les règles de la mécanique spatiale :

    • Mars se déplace sur une orbite située à l'extérieur de celle de la Terre et sur le même plan que celle-ci. Sa distance avec la Terre varie fortement : lorsqu'elle se situe derrière le Soleil vu de la Terre, elle se trouve à 400 millions de km (plus de mille fois la distance Terre-Lune parcourue en 3 jours par les astronautes du programme Apollo), tandis qu'elle n'est éloignée que de 56 millions de km lorsqu'elle occupe la position relative opposée ;
    • les deux planètes se déplacent à des vitesses considérables sur leur orbite (près de 30 km/s pour la Terre, 21 km/s pour Mars). Cette vitesse est communiquée au vaisseau lorsqu'il décolle de la Terre. Ceci rend impossible avec les capacités des fusées actuelles d'effectuer une route directe vers Mars qui nécessiterait d'annuler en partie l'énorme vitesse acquise au départ ;
    • la trajectoire qui consomme le moins de carburant consiste à lancer le vaisseau sur une orbite elliptique qui tangente l'orbite terrienne au départ et l'orbite martienne à son arrivée (orbite de Hohmann). Cette trajectoire ne peut être parcourue dans un temps et avec une dépense d'énergie raisonnable que lorsque Mars est en opposition avec la Terre. Cette configuration se reproduit à peu près tous les 26 mois. Le temps mis par un vaisseau pour parcourir le trajet Terre-Mars dans la configuration la plus favorable tout en réduisant la consommation de carburant au minimum est de 258 jours. En dépensant relativement peu de carburant supplémentaire, on peut faire chuter cette durée à 180 jours.

    Le vol interplanétaire de la sonde spatiale MSL :
    un exemple typique de transit entre la Terre et Mars.

    [​IMG]

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    Description
    :Mars Science Laboratory ;

    Trajectoire interplanétaire de type I avec un lancement le 25 novembre 2011
    Date : 9 septembre 2010
    Source : http://trs-new.jpl.nasa.gov/dspace/bitstream/2014/41591/1/09-4690.pd
    Auteur : NASA
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    Cette image est dans le Domaine Public
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    La mise en orbite autour de Mars

    Une fois que la sonde spatiale a échappé à l'attraction terrestre, si elle dispose d'une vitesse suffisante et qu'elle est lancée sous le bon azimut lorsque la fenêtre de lancement est ouverte (tous les 26 mois), la sonde spatiale peut effectuer un survol de Mars. Il est toutefois nécessaire qu'elle effectue quelques corrections de trajectoire durant son transit pour survoler à faible distance la planète. Pour pouvoir se mettre en orbite autour de Mars, la sonde doit décélérer fortement. Cette décélération (environ 2,3 km/s) doit être d'autant plus importante que l'orbite visée est proche de Mars. La quantité de carburant qui doit être emporté pour cette manœuvre représente 40 à 50 % de la masse de la sonde. La NASA a mis au point une technique pour réduire la masse de carburant emportée : la sonde spatiale est placée sur une orbite fortement elliptique qui demande nettement moins de carburant puis l'orbite est progressivement réduite par des passages de la sonde dans les couches supérieures de l'atmosphère martienne qui réduit la vitesse de l'engin et donc son orbite.
    Cette technique dite du freinage atmosphérique a été expérimentée pour la première fois avec Mars Global Surveyor en 1996. Elle nécessite une extrême précision de la trajectoire pour éviter que la sonde ne se trouve dans une atmosphère trop épaisse et ne se désintègre. Elle est d'autant plus difficile à appliquer sur Mars que la pression atmosphérique peut varier très rapidement du simple au double sous l'effet des tempêtes.


    Atterrir sur Mars
    Pour faire atterrir une sonde spatiale sur le sol martien il est nécessaire d'annuler la vitesse que celle-ci va acquérir automatiquement en plongeant vers le sol martien. Si la sonde s'est mise auparavant en orbite basse autour de Mars elle doit décélérer d'environ 4,1 km/s. Dans le cas général pour économiser du carburant, l'atterrisseur en provenance de la Terre plonge directement vers le sol martien et sa vitesse est comprise pour les missions américaines entre 4,5 (sondes Viking) et 7,5 km/s (Mars Pathfinder). Pour annuler cette vitesse il existe plusieurs méthodes qui sont en pratique combinées :

    • l'aérofreinage utilise les forces de trainée c'est-à-dire le frottement de l'atmosphère. C'est ce que font les vaisseaux habités qui reviennent sur Terre en décélérant légèrement ce qui fait décroitre leur orbite de manière à entamer le processus. L'atmosphère fait alors tout le travail et la seule pénalité en poids est constituée par la masse du bouclier thermique qui protège le vaisseau de l'élévation de température très forte durant la phase de freinage (la masse de ce bouclier peut être néanmoins significative). Cette méthode peut être utilisée à toutes les vitesses.
    • L'utilisation d'un parachute ne permet de réduire la vitesse qu'à partir du moment où celle-ci se situe autour de Mach 1. Par ailleurs elle n'est pas suffisante pour poser la sonde sur le sol car la vitesse résiduelle est trop importante (a fortiori sur Mars à l'atmosphère ténue) et cette phase de vol passif ne permet pas d'éviter une zone d'atterrissage parsemée d'obstacles.
    • on peut également annuler la vitesse en ayant recours à la poussée de moteurs-fusées. Cette solution est extrêmement coûteuse car elle nécessite de consacrer une grande partie de la masse du vaisseau au carburant utilisé. La masse qui doit être sacrifiée est proportionnelle à la gravité de la planète : poser sur la Lune le module Apollo sacrifie ainsi la moitié du poids du vaisseau au profit du carburant avec une vitesse à annuler 3 fois plus faible que sur Mars. Si on a recours à la méthode coûteuse consistant à utiliser des moteurs-fusées sur une partie significative du vol (pour produire une décélération comprise entre 0,9 et 1,4 km/s, 20 à 30 % de la masse du vaisseau est sacrifiée au profit du carburant selon l'étude de Braun et Manning), sa mise en œuvre est difficile car, à vitesse hypersonique, l'éjection des gaz des moteurs perturbe l'écoulement aérodynamique.
    • Pour poser la sonde sur le sol sans l'endommager, plusieurs techniques ont été utilisées : dans le cas d'un atterrisseur fixe recours aux moteurs fusées solidaires de la sonde, utilisation d'airbags ou recours à un étage grue à la manière du robot Mars Science Laboratory.
    La densité très faible de l'atmosphère de Mars (1 % de celle de la Terre) la place, pour le scénario de descente, dans une situation intermédiaire entre la Terre et la Lune. Le robot Mars Science Laboratory, qui a atterri sur Mars le 6 août 2012, est obligé de recourir à des moteurs pour se freiner à partir de l'altitude de 1 500 mètres.
    Le problème devient d'autant plus aigu que la charge à poser est lourde.
    Le deuxième problème soulevé par la faiblesse de la trainée atmosphérique sur Mars est que la vitesse ne devient inférieure à Mach 1 que lorsque le vaisseau est très près du sol : le vaisseau dispose de très peu de temps pour modifier le site d'atterrissage si la trajectoire du vaisseau l'amène sur une zone parsemée d'obstacles ou le conduit à une trop grande distance du lieu visé. La précision de l'atterrissage obtenue est de quelques kilomètres pour le robot MSL qui a recours aux techniques les plus pointues. De plus cette contrainte interdit l'atterrissage sur des zones situées à des altitudes trop élevées car la couche de l'atmosphère traversée est d'autant plus réduite que l'altitude est élevée (soit près de 50 % de la superficie de Mars).


    Des recherches sont menées à la NASA pour améliorer l'efficacité du freinage dans une atmosphère peu dense. Différentes techniques sont à l'étude :

    • bouclier thermique gonflable offrant une surface de freinage beaucoup plus importante dans la phase haute de la descente[SUP],[/SUP]
    • structure en forme d'anneau gonflable en remorque du vaisseau à la manière d'une ancre flottante durant la phase haute du vol ;
    • ballute (croisement entre un parachute et un ballon) déployé avant l'entrée dans l'atmosphère martienne et travaillant également à la manière d'une ancre flottante ;
    • parachute de très grande dimension (près de 90 mètres de diamètre pour un module pesant 50 tonnes) déployé alors que le vaisseau est à vitesse hypersonique ;

    Comparaison des performances
    des différents atterrisseurs martiens américains


    [TABLE="class: MsoNormalTable"]
    [TR]
    [TD]
    Caractéristiques
    [/TD]
    [TD]
    Viking (1975)
    [/TD]
    [TD]
    Mars Pathfinder (1996)
    [/TD]
    [TD]
    MER (2003)
    [/TD]
    [TD]
    MSL (2011)
    [/TD]
    [/TR]
    [TR]
    [TD] Masse au début de la rentrée atmosphérique[/TD]
    [TD]
    992 kg
    [/TD]
    [TD]
    584 kg
    [/TD]
    [TD]
    827 kg
    [/TD]
    [TD]
    3 299 kg
    [/TD]
    [/TR]
    [TR]
    [TD] Masse à l'atterrissage[/TD]
    [TD]
    590 kg
    [/TD]
    [TD]
    360 kg
    [/TD]
    [TD]
    539 kg
    [/TD]
    [TD]
    1 541 kg
    [/TD]
    [/TR]
    [TR]
    [TD] Masse du rover[/TD]
    [TD]
    -
    [/TD]
    [TD]
    10,5 kg
    [/TD]
    [TD]
    185 kg
    [/TD]
    [TD]
    899 kg
    [/TD]
    [/TR]
    [TR]
    [TD] Contrôle durant la rentrée atmosphérique[/TD]
    [TD]
    Orientation uniquement
    [/TD]
    [TD]
    Non
    [/TD]
    [TD]
    Non
    [/TD]
    [TD]
    Angle d'attaque
    [/TD]
    [/TR]
    [TR]
    [TD] Ratio portance/trainée[/TD]
    [TD]
    0,18
    [/TD]
    [TD]
    0
    [/TD]
    [TD]
    0
    [/TD]
    [TD]
    0,22
    [/TD]
    [/TR]
    [TR]
    [TD] Diamètre du parachute[/TD]
    [TD]
    16 m
    [/TD]
    [TD]
    12,5 m
    [/TD]
    [TD]
    14 m
    [/TD]
    [TD]
    21,5 m
    [/TD]
    [/TR]
    [TR]
    [TD] Vitesse à l'ouverture du parachute[/TD]
    [TD]
    Mach 1,1
    [/TD]
    [TD]
    Mach 1,57
    [/TD]
    [TD]
    Mach 1,77
    [/TD]
    [TD]
    Mach 2
    [/TD]
    [/TR]
    [TR]
    [TD] Vitesse verticale et horizontale à l'atterrissage[/TD]
    [TD]
    Vv < 2,4 m/s
    Vh < 1 m/s
    [/TD]
    [TD]
    Vv < 12,5 m/s
    Vh < 20 m/s
    [/TD]
    [TD]
    Vv < 8 m/s
    Vh < 11,5 m/s
    [/TD]
    [TD]
    Vv < 0,75 m/s
    Vh < 0,5 m/s
    [/TD]
    [/TR]
    [TR]
    [TD] Méthode d'atterrissage[/TD]
    [TD]
    Rétrofusées
    [/TD]
    [TD]
    Airbags
    [/TD]
    [TD]
    Airbags
    [/TD]
    [TD]
    Grutage
    [/TD]
    [/TR]
    [TR]
    [TD] Précision de l'atterrissage[/TD]
    [TD]
    280x180 km
    [/TD]
    [TD]
    200x100 km
    [/TD]
    [TD]
    80x12 km
    [/TD]
    [TD]
    7x20 km
    [/TD]
    [/TR]
    [/TABLE]
     
  7. titegazelle

    titegazelle سُبحَانَ اللّهِ وَ بِحَمْدِهِ Membre du personnel

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    Les premières sondes et orbiteurs


    Ce sont les soviétiques qui se lanceront les premiers dans l'exploration de Mars. Les américains ne les rejoindront que quatre ans plus tard avec le programme Mariner.

    Timbre soviétique de 1964 représentant la sonde Mars 1.
    [​IMG]
    Description : Soviet Union-1964-Stamp-0.06. Mars 1
    Utilisateur : EugeneZelenko
    Cette œuvre n'est pas éligible au copyright
    D’après la section IV du Code Civil n° 230-FZ
    de la Fédération de Russie du 18 décembre 2006.
    ______________________________________________


    Première tentative : les missions soviétiques Mars 1 et Zond 2
    Dès 1960, l'Union soviétique, qui, contrairement aux États-Unis, dispose déjà à cette époque des lanceurs puissants requis pour des missions d'exploration interplanétaire, envoie deux sondes spatiales vers Mars. Leur objectif est de photographier la surface de la planète mais également d'étudier le milieu interplanétaire et ses effets sur les équipements embarqués. Mais les deux tentatives Marsnik 1 (Mars 1960A) lancé le 10 octobre 1960 et Marsnik 2 (Mars 1960B) lancé quatre jours plus tard échouent à la suite de défaillances du lanceur. En 1962, trois nouvelles tentatives sont effectuées. Le 24 octobre 1962, Spoutnik 22 (aussi nommé Mars 1962A) explose au cours de la manœuvre d'insertion en orbite terrestre. Huit jours plus tard, Mars 1, qui doit survoler Mars afin de prendre des images de sa surface et transmettre des données sur sa structure atmosphérique ainsi que sur le rayonnement cosmique, réussit à échapper à l'attraction terrestre mais, alors qu'elle est a mi-distance de son objectif, la sonde interrompt subitement ses communications. Le 4 novembre 1962, Spoutnik 24 (Mars 1962B) qui emporte le premier atterrisseur jamais conçu ne réussit pas l'injection sur une orbite de transit. En 1964, l'URSS fait une nouvelle tentative avec le lancement de Zond 2, le 30 novembre 1964. Mais ce nouvel essai aboutit encore sur un échec : la communication est perdue alors que la sonde fait route vers Mars.

    Le survol de Mariner 4 (1965)
    La première fusée américaine à disposer d'une capacité suffisante pour lancer des sondes interplanétaires est l'AtlasAgena. Celle-ci est utilisée pour la première fois en 1962 pour lancer vers Vénus deux sondes spatiales Mariner. Vénus constitue en effet une cible plus facile que Mars qui est à la fois plus éloignée du Soleil et de la Terre. Une sonde spatiale lancée vers Mars nécessite une meilleure isolation thermique, une redondance plus poussée compte tenu de la durée du transit, un équipement radio plus puissant, ... . Le programme d'exploration du système solaire américain est à l'époque porté par le centre Jet Propulsion Laboratory (JPL). Celui-ci obtient en 1962 l'autorisation de développer une mission vers Mars. Cette première mission doit être un simple survol : l'insertion en orbite autour de Mars est préférable sur le plan scientifique car elle permet un temps d'observation sans commune mesure avec celui d'un survol mais ce type de mission est hors de portée des connaissances techniques de l'époque et des capacités de la fusée utilisée car elle nécessite une rétrofusée de forte masse. La petite sonde (260 kg) est équipée d'une caméra qui doit retransmettre les premières images détaillées de Mars mais également d'un magnétomètre pour mesurer le champ magnétique de la planète et de plusieurs instruments destinés à analyser le vent solaire, les particules énergétiques et les micrométéorites à proximité de Mars et dans l'espace interplanétaire. Mariner 3 et Mariner 4 sont programmées pour la prochaine fenêtre de lancement vers Mars qui s'ouvre en 1964. Mariner 3 est lancée le 5 novembre 1964 mais la coiffe ne s'éjecte pas correctement et la sonde est perdue.
    Le 28 novembre 1964, le lancement de Mariner 4 est un succès et la sonde entame son voyage de 8 mois vers Mars. Le 14 juillet 1965 Mariner 4 survole Mars et fournit les premières images détaillées de sa surface. Les 22 photos d'une qualité moyenne qui sont prises, couvrent environ 1 % de la superficie de Mars : elles révèlent un paysage de type lunaire couverts de cratères d'impact qui d'après leur aspect remontent à une période comprise entre 2 et 4 milliards d'années. Manifestement la planète ne connait et n'a connu aucun phénomène d'érosion qui trahit la présence d'eau. La partie photographiée ne présente par ailleurs aucun relief, montagne ou vallée. Cette vision déprimante met fin aux spéculations d'une Mars planète jumelle de la Terre popularisée par des auteurs de fiction comme Edgar Rice Burroughs et H.G. Wells. La pression atmosphérique mesurée est tellement faible (4,1 à 7,0 millibars soit 0,5 % de celle de la Terre) que les scientifiques émettent l'hypothèse que les calottes polaires ne sont pas couvertes de glace d'eau mais de dioxyde de carbone. La température de surface mesurée, -100 °C, est également beaucoup plus basse que prévu. Enfin aucun champ magnétique n'est détecté alors que l'existence de celui-ci est une condition indispensable pour permettre à des êtres vivants de survivre en surface.
    En 1969, la NASA utilise un lanceur beaucoup plus puissant, l'Atlas Centaur, pour lancer vers Mars deux nouvelles sondes, Mariner 6 et Mariner 7, respectivement le 24 février 1969 et le 27 mars 1969. Celles-ci emportent des caméras plus sophistiquées et réussissent toutes deux un survol à faible distance de Mars (3 500 km). Leurs caméras réussissent à prendre près de 1200 photos de bonne qualité qui couvrent 10 % de la superficie de la planète et confirment son apparence désolée et l'absence de toute végétation. La température de la calotte polaire, mesurée à l'aide d'un radiomètre infrarouge embarqué, -133 °C indique la présence de dioxyde de carbone. Enfin la mesure de l'atténuation du signal radio des sondes au moment où elles passent derrière la planète permettent de déterminer la pression atmosphérique mesurée lors des missions précédentes.


    Mariner 9 premier orbiteur révèle une géologie complexe (1971)
    Pour la fenêtre de lancement suivante, la NASA décide de ne pas tenter un atterrissage qui aurait été couteux mais de lancer deux orbiteurs chargés d'étudier de manière systématique la surface de Mars en particulier les calottes polaires et certaines formations détectées sur les photos prises en 1969 qui s'écartent du modèle lunaire. Les sondes sont nettement plus lourdes (près d'une tonne) car elles emportent une rétrofusée pour la mise en orbite autour de Mars. La première, Mariner 8, est victime d'une défaillance de son lanceur, une fusée Atlas Centaur. Mariner 9 est lancée trois semaines plus tard, le 30 mai 1971 et devient le 14 novembre 1971 le premier satellite artificiel d'une autre planète que la Terre. À son arrivée Mars est complètement voilée par une tempête de poussière qui ne se calme qu'au bout d'un mois. L'orbiteur est placé sur une orbite elliptique de 1 650 x 16 860 km qui lui permet de réaliser une cartographie de 70 % de la surface de Mars. La sonde spatiale transmet des images qui révèlent une planète très différente et beaucoup plus intéressante que ce qu'avait laissé entrevoir Mariner 6. La sonde spatiale découvre notamment l'énorme canyon de Valles Marineris profond de 6 km large d'une centaine de km et long de plusieurs milliers de km. Celui-ci se prolonge par des formations géologiques qui ressemblent à des vallées asséchées. La caméra de la sonde spatiale photographie dans la région d'Hellas des plaines comportant peu de cratères donc géologiquement relativement jeunes. Enfin on découvre plusieurs anciens volcans dont Olympus Mons qui avec ses 25 km de haut constituent le relief le plus élevé du système solaire. Les satellites Phobos et Déimos sont également photographiés. De nombreuses formations donnent à penser que l'eau a coulé par le passé sur Mars. La vie a pu apparaitre comme sur Terre à cette époque mais le seul moyen de le savoir est d'étudier sur place le sol de la planète, mission confiée au programme Viking en plein développement à cette époque.

    Les premiers atterrisseurs


    Après le succès du programme Mariner, l'URSS et les États-Unis se concentreront sur des missions plus ambitieuses, faire atterrir une sonde sur Mars. Cet objectif sera d'abord atteint par les russes avec le programme Mars puis par les américains, mais de façon plus convaincante, avec le programme Viking.


    Le programme soviétique Mars
    En 1971, peu après l'échec de Cosmos 419 et dix ans après la première sonde Mars 1, les scientifiques soviétiques lancent avec succès Mars 2 et Mars 3 le 19 mai 1971 et le 28 mai 1971. Chacune de ces deux sondes emporte avec elle un atterrisseur. L'atterrisseur de Mars 2 pénètre dans l'atmosphère martienne 27 novembre 1971, mais sous un angle d'incidence trop fort, causant sa perte. Mars 2 reste néanmoins le premier objet humain à avoir touché la surface de Mars. Cinq jours plus tard, c'est au tour de Mars 3 de larguer son atterrisseur. Cette fois-ci, c'est un succès. Le 2 décembre 1971, l'atterrisseur se pose en douceur. Malheureusement, il ne fonctionne que 20 secondes, le temps de transmettre une image floue et très sombre. Cette défaillance est attribuée à une tempête, expliquant ainsi la faible qualité de l'image reçue.
    En 1973, les Soviétiques n’envoient pas moins de quatre sondes en direction de Mars. Mars 4 et Mars 5 sont destinées à se satelliser alors que Mars 6 et Mars 7 emportent chacune un atterrisseur. De ces quatre sondes, seul Mars 5 connait un succès et peut transmettre 60 images avant de subir une avarie. L'atterrisseur de Mars 6 transmet des données pendant la descente mais cesse d'émettre peu de temps avant son atterrissage présumé. Mars 4 et Mars 7 ratent toutes les deux la «planète rouge».

    Les atterrisseurs Viking
    En 1975, deux sondes américaines sont envoyées vers Mars, Viking 1 le 20 août 1975 et Viking 2 le 9 septembre 1975, composées chacune d'un satellite d'observation et d'un module d'atterrissage. Les orbiteurs doivent réaliser une cartographie précise de la surface de Mars tandis que les atterrisseurs sont conçus pour détecter une éventuelle forme de vie élémentaire. Au bout d'un voyage de dix mois, les deux sondes parviennent à se placer sur leur orbite. Le 20 juillet 1976, Viking 1 Lander est détaché de son module orbital. Après une descente de quelques heures, il touche le sol martien à l'ouest de Chryse Planitia et transmet ses premières images. Viking 2 Lander atterrit quant à lui le 3 septembre 1976 à 200 kilomètres à l'ouest du cratère d'impact Mie situé dans Utopia Planitia.

    Première image transmise de la surface de Mars par Viking 1
    quelques minutes après son atterrissage.


    [​IMG]
    Cette image a été (ou est ici-même) mise à disposition dans le domaine public
    par son auteur,
    Van der Hoorn dans le projet anglais Wikipedia.
    Ceci s'applique partout dans le monde.

    Au cas où cela n'est pas possible légalement :
    Van der Hoorn donne à toute personne le droit d'utiliser ce document
    dans n'importe quel but
    , sans aucune condition,
    à moins que de telles conditions soient imposées par la loi.

    _______________________________________

    Même si aucune forme de vie n'a été détectée, le programme Viking reste une réussite spectaculaire. Viking 1 a transmis des informations pendant plus de six ans et Viking 2, pendant près de quatre ans, démontrant une nouvelle fois, après le succès du programme Mariner et celui d'Apollo, l'immense savoir-faire américain en matière d'exploration spatiale. Durant tout ce temps, la quantité de données transmise a été colossale. Les atterrisseurs ont analysé la composition de l’atmosphère et du sol et collecté des données météorologiques sur plus de trois années martiennes (six années terrestre). Les orbiteurs ont photographié la quasi totalité de la planète avec une résolution inférieure à 300 mètres par pixel et noté les importantes variations de pression atmosphérique liées au cycle du dioxyde de carbone. En outre, l'observation détaillée de Mars a permis de mettre en évidence la présence passée d'eau liquide à sa surface, relançant ainsi la question de la vie sur la «planète rouge».

    Position des sondes ayant réussi leur atterrissage sur la planète Mars.

    [​IMG]
    Description : Carte de Mars reconstituée à partir des mesures de Mars Global Surveyor (MOLA)
    et des observations de Viking.

    Date : 02/08/2008
    Source : MOLA Shaded Relief & Viking.
    Auteur : NASA, USGS et Who killed Bambi ? pour les retouches.
    Cette image est dans le Domaine Public
    This file has an extracted image: File:Mars Géolocalisation 2.JPG
    ___________________


    SUITE DEMAIN INCHA2 ALLAH :)

     
  8. titegazelle

    titegazelle سُبحَانَ اللّهِ وَ بِحَمْدِهِ Membre du personnel

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    Un hiatus de 20 ans (1975-1996)


    Le succès éclatant des missions Viking est paradoxalement suivi d'une période de plus de 20 ans (1975-1996) sans nouvelle mission américaine et globalement sans mission réussie. La majorité des scientifiques et des ingénieurs impliqués dans le programme américain sont stimulés par les résultats fournis par les sondes Viking et attendent logiquement le lancement d'une nouvelle mission aux objectifs plus ambitieux. Mais les administrateurs de la NASA sont beaucoup moins enthousiastes.

    Le développement de la navette spatiale américaine draine les ressources de l'agence spatiale ; de leur point de vue l'agence a atteint ses objectifs en ce qui concerne l'exploration de Mars ; ils savent par ailleurs que les images de la plaine morne et rougeâtre de Mars transmises par les caméras des atterrisseurs Viking ont déçu les attentes du grand public et des décideurs politiques qui sous l'influence de certains scientifiques tenant d'une vie sur Mars, s'étaient faits une image beaucoup plus accueillante de la planète. Sur la lancée du programme Viking, les équipes de scientifiques et d'ingénieurs américaines, russes et européennes vont élaborer de nombreux projets, parfois très détaillés, mettre au point de nouveaux concepts de mission. Mais durant ces deux décennies aucun de ces projets ne se concrétisent hormis les deux sondes soviétiques Phobos lancées en 1988 qui ne parviendront pas à destination.


    Les missions soviétiques Phobos (1988)
    À la suite des résultats très décevants de leur programme Mars, les Soviétiques abandonnent l’exploration de la planète pendant près de 15 ans. Ce n’est qu’en 1988 qu’ils reviennent sur le devant de la scène avec le programme Phobos dont le principal objet d’étude est le satellite Phobos.

    Deux sondes sont envoyées vers Mars : Phobos 1 le 7 juillet 1988 et Phobos 2 le 12 juillet 1988. Les deux lancements se déroulent correctement jusqu’au 2 septembre 1988 où Phobos 1 interrompt brutalement ses communications à la suite d'une erreur humaine. Phobos 2 reste donc la seule sonde à pouvoir accomplir sa mission. Mais le 27 mars 1989, alors que la sonde n’est plus qu’à 50 mètres de Phobos et qu’elle s’apprête à lancer ses deux atterrisseurs, les communications sont une nouvelle fois perdues. On estime aujourd'hui que ce dysfonctionnement a été provoqué par des particules émises lors d'une éruption solaire.

    Le retour vers Mars de la NASA


    L'échec de Mars Observer

    Dix sept ans après le programme Viking, soit le temps nécessaire pour dépouiller les données envoyées par les deux sondes jumelles, la NASA décide de retourner vers Mars en lançant Mars Observer le 25 septembre 1992. Mais le 21 août 1993, soit trois jours avant la date prévue pour l’insertion sur son orbite martienne, le contact est perdu. Mars Observer était la sonde la plus coûteuse envoyée par la NASA (813 millions de dollars). Sa charge scientifique était exceptionnelle. L'échec de cette mission particulièrement coûteuse entraîne une révision complète de la stratégie américaine d’exploration du système solaire. La NASA décide de lancer désormais des sondes spatiales moins sophistiquées mais à budget serré : l'objectif est de ne pas tout perdre en cas d’échec tout en permettant la réalisation d'un plus grand nombre de missions avec un cycle de développement raccourci. C’est le «better, faster, cheaper» (mieux, plus vite, moins cher) qui devient la devise du nouveau programme Discovery.

    Dans le cadre de ce programme et à chaque conjonction favorable de Mars et de la Terre (environ tous les deux ans), la NASA prévoit d’envoyer à la fois une sonde spatiale de type orbiteur, qui doit effectuer ses observations depuis l’orbite martienne, et une autre de type atterrisseur, chargée de se poser sur le sol martien pour y recueillir des données scientifiques. Les objectifs qui étaient assignés initialement à la sonde Mars Observer malchanceuse, sont ventilés entre les orbiteurs beaucoup plus légers du nouveau programme : des copies des instruments scientifiques de Mars Observer seront donc embarquées sur les sondes Mars Global Surveyor qui doit être lancée en 1996, Mars Climate Orbiter (1998), Mars Odyssey (2001) et Mars Reconnaissance Orbiter (2005).


    Better, faster, cheaper


    Photo du premier robot mobile, Sojourner, à la surface de Mars.
    http://commons.wikimedia.org/wiki/File:pathfinder01.jpg?uselang=fr#file
    Il y a des notes sur ce fichier.
    Passez le curseur de la souris sur l'image pour les voir.

    Cette image est dans le Domaine Public.
    _____________________

    Les deux premières sondes du nouveau programme, lancées en 1996, remplissent parfaitement leur mission : l’orbiteur Mars Global Surveyor le 7 novembre 1996, puis l’atterrisseur Mars Pathfinder le 4 décembre 1996. Mars Pathfinder est le premier à rejoindre la «planète rouge», marquant ainsi le retour au succès plus de vingt ans après Viking. Il se pose sur Mars le 4 juillet 1997 dans la région d’Ares Vallis et libère le premier robot mobile, Sojourner, qui explore les environs jusqu'à l'arrêt des transmissions le 27 septembre 1997. Mars Global Surveyor réussit quant à lui à se placer en orbite martienne le 11 septembre 1997.

    Pendant neuf ans, l’orbiteur étudie l'ensemble de la surface de Mars, son atmosphère et sa structure interne et nous renvoie plus de données sur la planète que toutes les autres missions réunies. Parmi les découvertes importantes, Mars Global Surveyor a révélé la présence de dépôts sédimentaires et d’hématites dans la région de Meridiani Planum, apportant ainsi deux preuves supplémentaires de la présence d’eau liquide dans un passé lointain. L’orbiteur a également découvert un champ magnétique fossile dont la structure pourrait traduire une ancienne tectonique des plaques. Enfin, il a permis de mieux comprendre le cycle de l’eau et a produit une carte topographique globale.

    Conformément à ses plans, la NASA lance fin 1998/début 1999 deux nouvelles sondes alors que Mars se trouve de nouveau dans une position favorable, mais Mars Climate Orbiter et Mars Polar Lander sont toutes deux victimes de défaillances à trois mois d'intervalle avant d’avoir débuté la partie scientifique de leur mission. Face à cette série de défaillances catastrophiques visiblement liées à sa nouvelle doctrine, la NASA décide de suspendre toutes les missions futures de son programme d'exploration martienne notamment les deux sondes spatiales de Mars Surveyor 2001 en voie d'achèvement.
    L'orbiteur, qui sera rebaptisé 2001 Mars Odyssey, a des caractéristiques très proches de Mars Climate Orbiter or la perte de cette sonde est avant tout liée à une erreur humaine. La NASA décide donc très rapidement de donner son feu vert à l'achèvement de Mars Odyssey par son constructeur Lockheed Martin. L’atterrisseur Mars Surveyor Lander 2001 quant à lui ne sera jamais lancé et servira de réservoir de pièces détachées pour les missions suivantes. Le coût total de la mission Mars Odyssey est évalué à 297 millions de dollars.


    Les contributions des autres nations


    Toujours en quête d'un succès franc et massif, les russes mettent au point une mission qui doit faire date dans l'exploration de la planète Mars. En collaboration avec l’Union européenne et les États-Unis, la Russie conçoit une énorme sonde de 6 180 kilogrammes composée d’un satellite d’observation, de deux modules d’atterrissage et de deux pénétrateurs. Il s’agit de la sonde la mieux équipée jamais lancée par l’homme et doit étudier Mars sous tous ses aspects. Mars 96 est lancée le 16 novembre 1996. Mais une probable défaillance de son lanceur, une fusée Proton, cause sa perte. La mission est un nouvel échec pour la Russie.

    L'orbiteur japonais Nozomi
    1998 marque l’entrée du Japon dans l’exploration de la planète Mars et plus généralement, dans l’exploration interplanétaire. L’objectif est de placer une sonde en orbite autour de la «planète rouge» afin d’étudier les interactions de son atmosphère avec le vent solaire. Nozomi est lancée le 3 juillet 1998. Rapidement victime d'une série d'incidents, dont une panne de son propulseur, elle doit repousser son rendez-vous avec Mars de 1999 à 2004. En 2002, alors qu'elle s'est placée en orbite héliocentrique et profite de l'assistance gravitationnelle de la Terre, la sonde est victime d'une forte éruption solaire qui met à mal ses circuits électriques, faisant craindre le pire.
    En effet, n'ayant pas été conçue pour atterrir sur Mars, Nozomi n'a pas subi la décontamination recommandée par le COSPAR. Si elle venait à s'écraser sur la planète, les effets pourraient donc être catastrophiques. Face à l'inquiétude de la communauté scientifique, elle rate volontairement son objectif et passe à
    1 000 kilomètres de la «planète rouge» le 14 décembre 2003.

    L'orbiteur européen Mars Express
    À la suite de l'échec de la sonde russe Mars 96, l'ESA décide de reprendre une partie des objectifs de la mission en programmant Mars Express. Ces objectifs sont la recherche de traces d'eau et de vie (passée ou présente), la cartographie et l'étude de la composition de la surface et de l'atmosphère de la planète Mars. Le 2 juin 2003, la sonde européenne est lancée du cosmodrome de Baïkonour. La mission prévoit la mise en orbite de Mars Express et le largage d'un atterrisseur, Beagle 2, qui possède un perforateur, un petit spectromètre de masse et d'autres appareillages placés sur un bras robotisé. La sonde se satellise autour de Mars le 25 décembre 2003. Le 6 février 2004, le module d'atterrissage est largué mais rompt ses communications avant d'avoir atteint la surface. L'orbiteur poursuit donc seul la mission en fournissant des images tridimensionnelles du relief martien. Il découvre de grandes quantités de glace d'eau à proximité du pôle sud et met en évidence la présence d'argile, un minéral essentiel dans la problématique de l'eau sur Mars.
    Enfin, la sonde confirme la présence de méthane dans l'atmosphère, relançant ainsi l'espoir de découvrir un jour une forme de vie sur la «planète rouge».


    Les projets avortés : le retour d'échantillon et le réseau martien
    Un des objectifs majeurs des planétologues spécialistes de Mars est de pouvoir analyser un échantillon du sol martien dans des laboratoires sur Terre. En 1988 un projet de retour d'échantillon est élaboré mais son coût, évalué à l'époque à sept milliards de dollars américains, est jugé beaucoup trop élevé par les décideurs.
    Au cours des années 1990 le projet de retour d'échantillon est réactivé par la NASA en partenariat avec le CNES : le scénario est élaboré en s'appuyant sur la «doctrine» des missions à bas coûts (better, faster, cheaper, en français «mieux, plus vite, moins cher») promulguée par l'administrateur de la NASA de l'époque Daniel Goldin. Mais l'échec des deux missions martiennes de 1999, Mars Polar Lander et Mars Climate Orbiter, produits de cette politique, ainsi qu'une approche plus réaliste des coûts mettent fin au projet de retour d'échantillon au début des années 2000. La communauté scientifique poursuivait un autre objectif majeur consistant à mettre en place un réseau géophysique constitué de stations automatiques statiques disposées à la surface de Mars chargées de collecter des données météorologiques, sismologiques et géologiques. Au cours des années 1990 plusieurs projets (MarsNet, InterMarsNet) sont élaborés dans le cadre d'une coopération internationale pour mettre sur pied ce réseau de stations mais tous échouent pour des raisons financières.

    La NASA étudie à la fin des années 2000 un projet qui doit précéder et préparer la mission de retour d'échantillon. Le rover Mars Astrobiology Explorer-Cacher dispose d'une système de prélèvement permettant d'extraire carottes prélevées à une profondeur d'environ 2 m, d'une instrumentation perfectionnée permettant d'analyser et de dater les échantillons et doit expérimenter le stockage de longue durée de prélèvements de sol martien destinés à être récupérer par la future mission de retour d'échantillon.
    Il est également prévu d'expérimenter de nouvelles techniques d'atterrissage permettant d'améliorer la précision de l'atterrissage condition indispensable pour pouvoir ramener un échantillon sur Terre. Mais cette mission ambitieuse, dont le coût est évalué entre 1,5 et 2 milliards $ en 2009 est annulé en 2011 à la suite des difficultés financières rencontrées par la NASA.


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  9. titegazelle

    titegazelle سُبحَانَ اللّهِ وَ بِحَمْدِهِ Membre du personnel

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    Les années 2000


    Au début des années 2000 les projets martiens d'envergure ne sont plus à l'ordre du jour au sein de la NASA comme dans le cadre d'une coopération internationale, faute d'appuis financiers. Néanmoins pas moins de cinq sondes, dont une européenne, seront lancées en direction de Mars. Toutes auront pour objectif principal l'étude de l'eau au cours de l'histoire géologique de la « planète rouge ». L'agence spatiale américaine développe les rovers MER aux capacités limitées.

    L'orbiteur 2001 Mars Odyssey (2001)
    En 2001, la NASA renoue toutefois avec le succès grâce à l'orbiteur 2001 Mars Odyssey rescapé du programme «better, faster, cheaper» (mieux, plus vite, moins cher). Lancé le 7 avril 2001, celui-ci atteint Mars le 24 octobre 2001. Ses objectifs principaux sont de dresser une carte de la distribution des minéraux et des éléments chimiques à la surface de Mars et de détecter la présence éventuelle d'eau à l'aide de ses trois instruments scientifiques hérités en partie de la mission Mars Observer. Ses instruments mettent effectivement en évidence de grandes quantités de glace stockées sous les deux pôles et détectent une présence particulièrement importante de potassium.
    Le spectromètre imageur THEMIS établit une carte globale de Mars en lumière visible et en infrarouge et détecte de grandes concentrations d'olivine qui prouvent que la période sèche que connait Mars a débuté il y a très longtemps. Enfin les données fournies par la sonde ont été utilisées pour sélectionner les sites d'atterrissages des rovers MER. La sonde dont la mission a été prolongée à 5 reprises, reste opérationnelle en 2012 plus de dix ans après son lancement. Elle sert également de relais de télécommunications entre la Terre et les engins se posant sur Mars tels que les rovers MER et MSL.


    Les rovers MER (2003)
    Lors de la fenêtre de tir suivante en 2003, l'agence spatiale américaine lance les deux missions Mars Exploration Rover : chacune emporte un rover 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. Le premier rover, Spirit, se pose à la surface de Mars le début 2004 dans le cratère Gusev qui pourrait être le lit d'un ancien lac. Le second Rover, Opportunity se pose quelques semaines plus tard dans Meridiani Planum où des hématites détectées depuis l'orbite par Mars Global Surveyor, pourraient avoir été créée en présence d'eau liquide. Chaque rover pèse environ 185 kg et se déplace sur six roues mues par l’énergie électrique fournie par des panneaux solaires. Il est équipé de trois paires de caméras utilisées pour la navigation et de plusieurs instruments scientifiques : une caméra panoramique située sur un mat à 1,5 mètre de hauteur, un outil pour abraser la surface des roches porté par un bras articulé sur lequel se trouvent également un spectromètre à rayons X, un spectromètre Mössbauer et une caméra microscope.
    Enfin, un spectromètre infrarouge est utilisé pour l’analyse des roches et de l’atmosphère. Les deux robots découvrent plusieurs formations rocheuses qui résultent probablement de l’action de l’eau dans le passé : billes d’hématite grise et silicates. Les rovers ont également permis d’étudier les phénomènes météorologiques, d’observer des nuages et de caractériser les propriétés des couches de l’atmosphère martienne. Conçus pour survivre 90 jours et parcourir 600 mètres, les rovers ont démontré une résistance opérationnelle et en juillet 2012 Opportunity est toujours opérationnel après avoir parcouru plus de 34 km.


    [​IMG]
    Vue panoramique du cratère Endurance prise par le rover MER Opportunity.
    Cette image est dans le Domaine Public.
    __________________




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  10. titegazelle

    titegazelle سُبحَانَ اللّهِ وَ بِحَمْدِهِ Membre du personnel

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    L'orbiteur MRO

    Lancé le 12 août 2005, l'orbiteur Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) de la NASA a pour objectif principal de cartographier de manière très détaillée la surface de Mars. Elle dispose à cet effet d'un télescope associé à une caméra HIRISE permettant d'obtenir des images avec une résolution inégalée de 20 à 30 cm. La sonde spatiale complété par un spectromètre et un radiomètre fonctionnant en lumière visible et infrarouge ainsi que par un radar qui permettent de déterminer la composition minéralogique du sol, sa géologie ainsi que de rechercher l'eau piégée sous forme de glace. Enfin MRO est équipé d'un système de télécommunications qui doit lui permettre de transférer des volumes de données très importants vers la Terre et de jouer le rôle de relais pour les données collectées par les atterrisseurs et rovers posés à la surface de Mars tels que Mars Science Laboratory. En arrivant en orbite autour de Mars, MRO prend la suite de Mars Global Surveyor et devient le quatrième satellite artificiel opérationnel en orbite la planète rouge avec la sonde européenne Mars Express, et les deux sondes de la NASA Mars Odyssey et Mars Global Surveyor. Les instruments de MRO ont permis notamment d'estimer le volume de la calotte polaire de Mars, de détecter de la glace dans des cratères situés à une latitude relativement basse, d'observer des avalanches et de détecter plusieurs types de minéraux.

    [​IMG]
    Le cratère Victoria et le rover Opportunity
    Cette image du cratère Victoria a été prise par la caméra HiRISE
    à bord de Mars Orbiter de Reconnaissance (MRO). Le cratère est situé à Meridiani Planum près de l'équateur de Mars. Le plus frappant, cependant, est le petit objet brillant situé à peu près à la position 10 heures sur le bord du cratère. L'objet est le Mars Exploration Rover (MER), Opportunity. Le petit véhicule a parcouru plus de 5 miles (9 km) depuis Janvier 2004, pour atteindre cette destination inattendue.



    [​IMG]
    [SUB]Une avalanche photographiée par MRO.[/SUB]


    [​IMG]
    Glissement de terrain en fausses couleurs


    [​IMG]
    La lune Phobos photographiée par MRO.
    Cette image ou vidéo a été cataloguée par le Jet Propulsion Lab
    de la
    National Aeronautics and Space Administration (NASA) des États-Unis
    sous Photo ID : PIA10369.



    [​IMG]
    Calotte du pôle sud :
    la glace d'eau échauffée par le Soleil traverse la mince couche de dioxyde de carbone
    qui la piège de manière saisonnière et se sublime en laissant des traces noires
    créées par la poussière qu'elle a entrainé avec elle.


    Toutes ces images sont dans le Domaine Public
    _____________________________


    L'étude in situ de la calotte polaire par Phoenix
    Le 4 août 2007 l'atterrisseur Phoenix est lancé. Comme 2001 Mars Odyssey il s'agit d'un rescapé du programme « better, faster, cheaper », Mars Surveyor 2001 rééquipé en partie avec des instruments récents. Il se pose à la surface de Mars le 25 mai 2008 à proximité de la calotte polaire Nord, dans la région de Vastitas Borealis où d'importants stocks de glace ont été détectés juste au-dessous de la surface. L'objectif de la mission est l'étude de l'eau liquide à la surface de Mars dans un passé récent ainsi que l'observation du climat de la planète. Les instruments de Phoenix confirment la présence de glace d'eau sur le site et fournissent des informations détaillées sur la composition du sol et la météorologie locale. La sonde ne survit pas à son premier hiver martien.

    La sonde Phobos-Grunt
    Phobos-Grunt, lancé fin 2011, devait marquer, dans le domaine de l'exploration du système solaire, le retour de la Russie héritière du programme spatial de l'Union soviétique après un hiatus de 15 ans. L'objectif de la mission est d'étudier la lune Phobos après s'être posé sur son sol et de ramener sur Terre un échantillon de son sol. La sonde emporte une vingtaine d'instruments scientifiques, dont certains développés par l'Allemagne, la France, l'Italie et la Suisse. Elle emporte également le petit orbiteur chinois Yinghuo 1, qui devait être placé en orbite autour de Mars pour étudier les interactions entre l'atmosphère de la planète et le vent solaire. Mais la sonde spatiale une fois en orbite terrestre ne parvient pas à rejoindre son orbite de transit vers Mars et est détruite en rentrant dans l'atmosphère terrestre en mars 2012.

    Le rover Mars Science Laboratory (2011)


    Au début des années 2000 la NASA cherche à redéfinir sa stratégie à moyen terme concenant l'exploration de MARS. la NASA demande à un groupe de travail représentant la communauté scientifique internationale, le Mars Science Program Synthesis Group, de définir les orientations à donner à l'exploration martienne pour la décennie 2010-2020. Le livre blanc qui résulte des travaux de cette commission est produit en 2003. La recherche de l'eau qui avait servi de fil conducteur aux missions des années 1990 est remplacée par celle des composants permettant l'apparition de la vie. Quatre axes d'exploration sont identifiés avec des priorités qui pourront évoluer au fil des découvertes d'indices par les missions existantes — notamment MRO dont le lancement est prévu en 2005 — ou futures.

    1. S'il est prouvé que Mars a connu une période chaude et humide, analyser les couches de sédiments et rechercher la présence de signes du vivant dans le passé de Mars ;
    2. Si des indices d'activités hydrothermales actuelles ou passées sont identifiés, explorer les sites en recherchant des signes de vie présente ou passée ;
    3. S'il existe des indices de présence de vie sur Mars et si un soutien politique existe, lancer une mission de retour d'échantillon s'appuyant sur un rover pour la collecte du sol ;
    4. S'il s'avère que Mars n'a pas connu de période chaude et humide, étudier l'histoire des gaz volatils sur Mars, déterminer les conditions régnant initialement sur Mars et l'évolution qu'a connue la planète afin d'aboutir à une compréhension globale des évolutions de Mars, Vénus et de la Terre.
    La décision de lancer le développement du rover lourd et polyvalent Mars Science Laboratory est prise en 2003 et découle directement de ces travaux. Son instrumentation lui permet d'étudier la chimie du carbone sur Mars, de fournir des données dépourvues d’ambiguïté sur la géologie martienne et d'analyser les dépôts hydrothermaux, c'est-à-dire de constituer un instrument adapté pour trois des axes de recherche envisagés. La précision de son atterrissage (marge d'erreur de moins de 20 km) et son autonomie garantie (au moins 20 km) permettent pour la première fois, dans une mission impliquant d'atterrir à la surface de Mars, de cibler les sites martiens les plus intéressants, caractérisés généralement par la présence de reliefs tourmentés et/ou une surface peu étendue. Compte tenu de son coût, Mars Science Laboratory est rattaché au programme Flagship qui regroupe les missions interplanétaires les plus ambitieuses de la NASA dont le budget peut atteindre plusieurs milliards de dollars et qui sont lancées tous les dix ans environ.

    Enfin, le 26 novembre 2011 est lancé Mars Science Laboratory, une sonde spatiale dont les objectifs sont de rechercher des traces de vie, caractériser le climat martien, étudier la géologie de Mars et préparer de futures missions habitées. Elle transporte le rover Curiosity qui s'est posé sur Mars le 6 août 2012 pour une mission d'une durée initiale fixée à une année martienne (98 semaines). L'engin est cinq fois plus lourd que ses prédécesseurs, les Mars Exploration Rovers (MER), ce qui lui permet d'emporter 75 kg de matériel scientifique, dont deux mini-laboratoires permettant d'analyser les composants organiques et minéraux ainsi qu'un système d'identification à distance de la composition des roches reposant sur l'action d'un laser. Les laboratoires embarqués sont alimentés par un système sophistiqué de prélèvement et de conditionnement d'échantillons comprenant une foreuse. Grâce au recours à une série d'innovations dont la principale porte sur une descente hypersonique pilotée, la précision de l'atterrissage permet de poser le rover dans le cratère Gale site d'accès beaucoup plus difficile mais aux caractéristiques particulièrement intéressantes par sa palette de terrains géologiques dont certains pourraient avoir été favorables à la vie.



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  11. titegazelle

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    Les missions en développement ou à l'étude en 2012


    En 2012 seules deux missions relativement modestes restent programmées de manière certaine. En effet les deux principales agences spatiales impliquées dans l'exploration de Mars, l'ESA et la NASA, n'ont pas réussi à mobiliser des ressources financières rendues nécessaires par la sophistication croissante des missions. Les deux missions en cours de développement sont financées par la NASA :

    • l'orbiteur MAVEN dont l'objectif est de déterminer les mécanismes à l'origine de la disparition de l’atmosphère de la planète et notamment d'étudier les interactions entre l'atmosphère résiduelle et le vent solaire. La mesure de la vitesse d'échappement actuelle des atomes dans l'espace ainsi que les proportions d'isotopes stables présents dans l'atmosphère l'équipe scientifique espère pouvoir reconstituer l'évolution historique de l'atmosphère martienne. Le lancement de la sonde spatiale est planifié pour fin 2013.
    • Insight dont le lancement est prévu en mars 2016 est un atterrisseur fixe qui emporte deux instruments scientifiques et qui doit se poser sur le sol martien à proximité de l'équateur : un sismomètre et un capteur de flux de chaleur qui doit être enfoncé jusqu'à une profondeur de 5 mètres sous la surface du sol. Tous deux doivent fournir des données qui contribueront à mieux connaitre la structure et la composition interne de la planète, un des aspects de la planète qui n'a jusqu'à présent été étudié par aucun des engins qui se sont posés sur Mars. L'objectif scientifique de la mission est de reconstituer le processus de formation et d'évolution des planètes rocheuses du système solaire.
    Le programme Aurora de l'Agence spatiale européenne prévoit deux missions très ambitieuses :

    • Le robot mobile ExoMars devrait être lancé en 2016 avec comme objectifs principaux la recherche de signes de vie passée ou présente, l'étude de la distribution de l'eau dans le sous-sol martien, le référencement des dangers liés à l'environnement martien pour de futures missions habitées et l'étude de la structure interne de Mars.
    • La mission Mars Sample Return ne devrait pas être lancée avant 2020 avec comme objectif le retour d'échantillons du sol martien.


    Missions programmées
    [TABLE="class: MsoNormalTable"]
    [TR]
    [TD]
    Mission
    [/TD]
    [TD]
    Date lancement
    [/TD]
    [TD]
    Caractéristiques
    [/TD]
    [TD]
    Remarques
    [/TD]
    [/TR]
    [TR]
    [TD] [​IMG]MAVEN
    [/TD]
    [TD] 2013[/TD]
    [TD] Orbiteur[/TD]
    [TD] Étude de l’atmosphère de Mars[/TD]
    [/TR]
    [TR]
    [TD] [​IMG]InSight
    [/TD]
    [TD] 2016[/TD]
    [TD] Atterrisseur[/TD]
    [TD] Mission retenue en 2012 dans le cadre du programme Discovery[/TD]
    [/TR]
    [/TABLE]


    Propositions de missions

    [TABLE="class: MsoNormalTable"]
    [TR]
    [TD]
    Mission
    [/TD]
    [TD]
    Date lancement
    [/TD]
    [TD]
    Caractéristiques
    [/TD]
    [TD]
    Remarques
    [/TD]
    [/TR]
    [TR]
    [TD] [​IMG]
    [​IMG]ExoMars[/TD]
    [TD] 2016[/TD]
    [TD] Orbiteur et atterrisseur[/TD]
    [TD] ExoMars Trace Gas Orbiter.[/TD]
    [/TR]
    [TR]
    [TD] 2018[/TD]
    [TD] Atterrisseur, rover[/TD]
    [TD] L'atterrisseur russe doit déposer le rover [/TD]
    [/TR]
    [TR]
    [TD] [​IMG]MetNet[/TD]
    [TD] décennie 2010[/TD]
    [TD] Impacteur[/TD]
    [TD] Précurseur d'un réseau de stations météorologiques martiennes au sol.[/TD]
    [/TR]
    [TR]
    [TD] [​IMG]Mars Geyser Hopper (en)[/TD]
    [TD] -[/TD]
    [TD] Atterrisseur[/TD]
    [TD] Conçu pour pouvoir effectuer après l'atterrissage deux sauts lui permettant de se positionner à faible distance d'un geyser martien source de CO[SUB]2[/SUB].[/TD]
    [/TR]
    [TR]
    [TD] [​IMG]Red Dragon[/TD]
    [TD] -[/TD]
    [TD] Atterrisseur[/TD]
    [TD] Adaptation du cargo spatial SpaceX Dragon[/TD]
    [/TR]
    [TR]
    [TD] [​IMG]Réseau de stations au sol[/TD]
    [TD] -[/TD]
    [TD] Trois petits impacteurs[/TD]
    [TD] Réseau de stations météorologiques[/TD]
    [/TR]
    [TR]
    [TD] [​IMG]MSR[/TD]
    [TD] -[/TD]
    [TD] -[/TD]
    [TD] Mission de retour d'échantillon[/TD]
    [/TR]
    [TR]
    [TD] [​IMG]MELOS-1[/TD]
    [TD] -[/TD]
    [TD] Orbiteur et atterrisseur[/TD]
    [TD] Étude de la géologie et de l'atmosphère.[/TD]
    [/TR]
    [TR]
    [TD] [​IMG]Mars-Grunt (en)[/TD]
    [TD] -[/TD]
    [TD] Orbiteur, Atterrisseur[/TD]
    [TD] Mission de retour d'échantillon[/TD]
    [/TR]
    [TR]
    [TD] [​IMG]BOLD (en)[/TD]
    [TD] -[/TD]
    [TD] 6 atterrisseurs[/TD]
    [TD] Recherche d'indices biologiques dans le sol martien[/TD]
    [/TR]
    [/TABLE]


    Principaux projets annulés
    [TABLE="class: MsoNormalTable"]
    [TR]
    [TD="colspan: 4"]
    Principaux projets annulés
    [/TD]
    [/TR]
    [TR]
    [TD]
    Mission
    [/TD]
    [TD]
    Date lancement
    [/TD]
    [TD]
    Caractéristiques
    [/TD]
    [TD]
    Remarques
    [/TD]
    [/TR]
    [TR]
    [TD] [​IMG]Mars Astrobiology Explorer-Cacher
    [/TD]
    [TD] 2018[/TD]
    [TD] Rover[/TD]
    [TD] Annulé en 2011 à la suite d'un arbitrage budgétaire.[/TD]
    [/TR]
    [TR]
    [TD] CNES NetLander[/TD]
    [TD] 2009[/TD]
    [TD] Atterrisseurs[/TD]
    [TD] Réseau de 4 petites stations géophysiques et météorologiques. Annulé en 2003 .[/TD]
    [/TR]
    [TR]
    [TD] [​IMG]Mars Surveyor Lander 2001
    [/TD]
    [TD] 2001[/TD]
    [TD] Atterrisseur[/TD]
    [TD] Annulé en 2000 à la suite des échecs de Mars Polar Lander et Mars Climate Orbiter.[/TD]
    [/TR]
    [/TABLE]



    A SUIVRE...


    Les projets de missions habitées
     
  12. titegazelle

    titegazelle سُبحَانَ اللّهِ وَ بِحَمْدِهِ Membre du personnel

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    Mission habitée vers Mars

    [​IMG]
    Véhicule pressurisé, habitat et vaisseau de retour (scénario NASA)
    Description : Véhicule pour une mission martienne amarinée
    (NASA Human Exploration of Mars Design Reference Architecture 5.0) fev 2009
    Date : February 2009
    Source : [1] (Nasa)
    Author : NASAoncept du rover (2006)

    Cette image est dans le Domaine Public
    _________________________________


    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 de l'absence de gravité sur des périodes prolongées ainsi que l'effet des rayonnements sur l'organisme.


    Depuis le début des années 1960, différentes 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.

    Il existe par ailleurs un débat de fond sur la justification d'un tel projet qui doit mobiliser des ressources qui peuvent être utilisées pour traiter des urgences plus terrestres. Le succès des missions robotisées sur Mars démontre la validité de cette approche pour explorer la planète. Grâce à ceux-ci, l'homme a découvert que Mars n'offrait pas un environnement particulièrement accueillant. L'étude in situ de la géologie de la planète et le mythe de la frontière, pourtant très vivace aux États-Unis, pourraient avoir du mal à convaincre les décideurs de franchir le pas. Il n'existe plus en 2011, au sein des agences spatiales, de projets même long terme de mission habitée vers Mars : le programme Constellation, lancé par la NASA en 2004, prévoyait le retour de l'homme sur la Lune vers 2020 pour des séjours de longue durée, qui étaient présentés comme une étape préparatoire aux missions vers Mars aux alentours de 2037; mais il a été annulé en 2011.

    Objectifs d'une mission habitée vers Mars


    • Science : conduire des recherches qui ne peuvent être menées par des robots d'exploration sur les thèmes suivants :
      • Rechercher la présence de vie passée ou actuelle, en étudier les caractéristiques
      • Étudier la géologie et la géophysique de la planète pour mieux comprendre sa genèse, l'évolution de son climat avec des retombées sur notre compréhension de la formation et de l'évolution de la Terre.
      • Rechercher la présence d'eau
    • Réaliser des progrès techniques grâce aux défis soulevés par le projet
    • Fédérer les nations autour d'un projet international
    • Poser les jalons d'une présence permanente sur Mars
    Les différentes phases d'une mission type vers Mars

    Le déroulement d'une mission habitée vers Mars comprend les étapes suivantes (en ne rentrant pas dans les raffinements des scénarios qui prévoient de pré positionner des vaisseaux) :

    • le ou les vaisseaux sont lancés en orbite basse terrestre. Un arrêt en orbite basse terrestre est effectué pour optimiser la trajectoire vers Mars et éventuellement assembler les vaisseaux si ceux-ci ont été lancés en pièces détachées pour des raisons liées aux capacités des lanceurs ;
    • le vaisseau est injecté sur une trajectoire vers Mars : on allume brièvement les moteurs de manière à quitter le puits de gravité terrestre. Depuis une orbite basse terrestre, il faut au minimum accélérer le vaisseau de 3,8 km/s (pour réduire la durée du trajet on peut donner plus de vitesse au vaisseau mais il faut pouvoir décélérer à l'arrivée) soit :
      • 3,22 km/s pour atteindre la vitesse de libération,
      • 0,6 km/s supplémentaire pour parvenir jusqu'au point de transfert entre la Terre et Mars ;
    • le trajet Terre-Mars est effectué sur l'inertie acquise avec éventuellement des corrections d'orientation qui consomment une quantité de carburant non significative. Selon que l'on souhaite optimiser ou non la durée du voyage, celle-ci est généralement comprise entre 180 jours et 260 jours ;
    • le vaisseau se met en orbite basse martienne en décélérant de 2,3 km/s. Dans certains scénarios, le vaisseau qui assure la trajectoire interplanétaire Terre-Mars aller-retour est laissé en orbite par l'équipage qui utilise un autre vaisseau pour descendre sur Mars ;
    • le vaisseau se pose sur Mars ce qui nécessite de faire chuter sa vitesse de 4,1 km/s en utilisant si possible uniquement des techniques passives exploitant la présence d'une atmosphère martienne (freinage aérodynamique, parachute) pour ne pas avoir à transporter de carburant à cet effet. Le module lunaire Apollo qui a dû atterrir sur la Lune en utilisant des fusées en l'absence d'atmosphère capable de le freiner consacre 50 % de sa masse (8 tonnes sur 16) en carburant pour décélérer de seulement 1,6 km/s ;
    • l'équipage séjourne selon les scénarios de 30 à 550 jours sur Mars ;
    • l'équipage quitte le sol martien à bord d'un étage de remontée qui doit atteindre une vitesse de 4,1 km/s pour se placer en orbite basse ;
    • si le scénario le prévoit, l'équipage se transborde sur un vaisseau dédié au retour qui accélère de 2,3 km/s au minimum pour rejoindre l'orbite terrestre ;
    • le trajet de retour dure selon les scénarios de 180 à 430 jours ;
    • arrivé près de l'orbite terrestre l'équipage se transfère sur le vaisseau (Orion dans le scénario de la NASA) qui assure la rentrée atmosphérique (décélération d'au moins 11 km/s qui peut être obtenu sans consommation de carburant grâce à la densité de l'atmosphère terrestre) et le retour à Terre.
    Dans le scénario préconisé par la NASA 4 vaisseaux sont nécessaires :

    • un vaisseau dédié au transfert Terre-Mars et retour de l'équipage ;
    • un vaisseau qui sert d'habitat à l'équipage sur Mars ;
    • un vaisseau qui permet de remonter l'équipage du sol martien jusqu'en orbite terrestre ;
    • un petit vaisseau avec lequel l'équipage arrivé à proximité de la Terre revient sur le sol terrestre.
    Les paramètres structurants de la mission

    [​IMG]
    Description : Schéma d'une mission spatiale habitée
    avec séjour long sur Mars (source : NASA Reference Mission Version 3.0)

    Date : 1997
    Source : [1] NASA
    Auteur : NASA

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    Le choix de la durée et de la trajectoire vers Mars

    La durée d'une mission habitée est un des sujets les plus débattus. Cette durée est déterminée par la trajectoire Terre-Mars retenue et de manière marginale par la quantité de carburant emporté. Le choix de celle-ci répond à plusieurs contraintes économiques et scientifiques :

    • il est nécessaire de consommer le moins de carburant possible pour effectuer le trajet Terre-Mars. Chaque kg de carburant placé en orbite terrestre a un coût prohibitif ;
    • le séjour de l'équipage dans l'espace interplanétaire doit être minimisé : un séjour prolongé augmente les risques d'exposition aux radiations. Si le vaisseau ne comporte pas de dispositif de gravité artificielle, le risque de décalcification est important ;
    • la durée de séjour sur le sol martien doit être suffisante pour que des travaux scientifiques approfondis puissent être réalisés ;
    • la durée totale de la mission a un impact sur la quantité de ravitaillement à emporter.
    Le choix de la trajectoire est contraint par les règles de la mécanique spatiale :

    • Mars se déplace sur une orbite située à l'extérieur de celle de la Terre et sur le même plan que celle-ci. Sa distance avec la Terre varie fortement : lorsqu'elle se situe derrière le Soleil vu de la Terre, elle se trouve à 400 millions de km (plus de mille fois la distance Terre-Lune parcourue en 3 jours par les astronautes du programme Apollo), tandis qu'elle n'est éloignée que de 56 millions de km lorsqu'elle occupe la position relative opposée ;
    • les deux planètes se déplacent à des vitesses considérables sur leur orbite (près de 30 km/s pour la Terre, 21km/s pour Mars). Cette vitesse est communiquée au vaisseau lorsqu'il décolle de la Terre. Ceci rend impossible avec les capacités des fusées actuelles d'effectuer une route directe vers Mars qui nécessiterait d'annuler en partie l'énorme vitesse acquise au départ ;
    • la trajectoire qui consomme le moins de carburant consiste à lancer le vaisseau sur une orbite elliptique qui tangente l'orbite terrienne au départ et l'orbite martienne à son arrivée (orbite de Hohmann). Cette trajectoire ne peut être parcourue dans un temps raisonnable que lorsque les positions relatives de la Terre et de Mars sont dans une configuration particulière. Il s'écoule près de 2 ans entre deux configurations favorables. Le temps mis par un vaisseau pour parcourir le trajet Terre-Mars dans la configuration la plus favorable tout en réduisant la consommation de carburant au minimum est de 258 jours. En dépensant relativement peu de carburant on peut faire chuter cette durée à 180 jours.
    Compte tenu de toutes ces contraintes les différentes études menées ont abouti à 2 familles de scénarios :
    Le scénario de conjonction
    L'équipage décolle au moment le plus favorable et atterrit sur la planète Mars au bout de 180 jours de voyage. Il séjourne 550 jours sur le sol martien jusqu'à l'ouverture de la fenêtre de lancement la plus favorable. Le trajet de retour dure également 180 jours. La durée totale de la mission est de 910 jours.
    Le scénario d'opposition
    Le trajet aller se déroule dans les mêmes conditions que l'autre scénario. La durée du séjour sur Mars est minimisée pour rester compatible avec l'atteinte d'objectifs scientifiques soit environ 30 jours. Le trajet de retour s'effectue dans une configuration beaucoup plus défavorable : il dure 430 jours et nécessite de bénéficier de l'assistance gravitationnelle de Vénus. Le seul avantage de cette mission est de réduire sa durée totale à 640 jours ce qui limite dans l'esprit de ses auteurs le temps d'exposition aux rayonnements.

    Le coût du kg amené sur Mars


    [​IMG]
    Sept fusées Ares V (à gauche) et 1 Ares I
    sont utilisées pour «hisser» la mission martienne en orbite terrestre
    dans le scénario de la NASA 2009

    Description : Ares V and Ares I rockets == Summary
    == Comparison of the two proposed Ares Launch Vehicles. Version of June 2006 == Licensing == '''
    Source:''' http://www.nasa.gov/images/content/125170main_comparison_full.
    Date et heure : 12:50, 2 July 200
    Utilisateur : GDK
    Ce fichier provient de la NASA.
    Sauf exception, les documents créés par la NASA ne sont pas soumis à copyright.
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    Le coût du kilogramme amené sur Mars est la contrainte principale qui dicte le scénario d'une mission habitée sur Mars. Selon les chiffres fournis par la NAS la masse utile qui doit être posée sur Mars est de 80 tonnes (hors étage de descente qui n'a plus d'utilité une fois sur le sol martien) répartis entre 2 modules :

    • l'habitat martien ;
    • l'étage permettant de remonter en orbite à la fin du séjour.
    Le scénario de la NASA, qui repose sur plusieurs solutions techniques futuristes permettant d'optimiser la masse à mettre en orbite, prévoit de lancer 25 000 tonnes depuis le sol terrestre (masse approximative de 7 Ares V et 1 Ares I avec des incertitudes sur la masse du lanceur Ares V), pour disposer de 1 024 tonnes en orbite basse terrestre et aboutir à 80 tonnes sur Mars. Or, avec les lanceurs actuels le lancement en orbite basse terrestre d'une tonne coûte entre 10 et 20 millions de dollars. Selon ce tarif, le seul lancement de l'expédition martienne coûterait entre 10 et 20 milliards de dollars (le prix devrait être plus bas avec une Ares V). De plus, poser une tonne de plus sur Mars nécessite de lancer 12 tonnes de plus en orbite basse en appliquant le ratio utilisé par la NASA.

    En conséquence, tous les scénarios de mission habitée pour Mars limitent au strict minimum la masse à poser sur Mars et tentent d'améliorer le ratio entre la masse lancée en orbite basse terrestre et celle posée sur Mars. Le ratio appliqué par la NASA est déjà le fruit de cette optimisation :


    • le transit entre la Terre et Mars est effectué avec des moteurs nucléaires dont l'efficacité est 2 fois supérieure à celle des moteurs-fusées ayant recours à une propulsion chimique classique. Si on utilisait la propulsion chimique, on pourrait gagner quelques tonnes de blindage, ne pas avoir besoin d'un réacteur nucléaire et l'aérofreinage serait facilité, mais il faudrait augmenter de façon notable la quantité d'ergols. Dans le scénario de la NASA, le moteur thermique nucléaire apporte donc un gain significatif.
    • la mise en orbite martienne se fait grâce à l'aérocapture réduisant sans doute d'une centaine de tonnes la masse de carburant à embarquer ;
    • la descente vers Mars des 2 lourds modules repose essentiellement sur le freinage atmosphérique dont la faisabilité reste à démontrer ;
    • le carburant de l'étage de remontée est en partie produit in situ diminuant de 20 tonnes environ la masse à descendre sur Mars.
    Tous ces choix, dont la faisabilité technique reste à démontrer, permettent de diviser à peu près par 2 la masse à envoyer en orbite basse dans le scénario retenu par la NASA.

    La composition de l'équipage
    Le facteur psychologique est un risque important dans une mission martienne :

    • le stress est intense :
      • les risques sont très importants et presque permanents (panne d'un système vital) ,
      • une fois que le vaisseau a quitté l'orbite terrestre l'équipage est livré à lui-même : si l'expédition n'est pas sur le chemin du retour un abandon en cours de mission ne permettrait de revenir dans le cas plus favorable (expédition en orbite martienne ou au sol au moment le plus favorable des positions Terre Mars) qu'au bout de 6 mois (avec transit accéléré) et dans le cas le plus défavorable qu'au bout de 3 ans.
    • le dialogue avec des interlocuteurs sur Terre en temps réel devient impossible : le délai de communication est de quelques minutes à 20 minutes selon les positions respectives de la Terre et de Mars sans compter le phénomène de black out une fois l'expédition sur Mars lorsque la planète s'interpose entre la Terre et celle-ci (sauf à disposer d'un couteux réseau de télécommunications par satellite);
    • l'équipage est confiné pour une période exceptionnellement longue (910 jours dans le scénario de conjonction) dans un espace très restreint.
    Les membres d'équipage doivent être très soigneusement sélectionnés à la fois en fonction de leur aptitude à résoudre des problèmes, mais aussi à adopter le bon comportement en situation critique ou conflictuelle. L'expérience des missions de longue durée à bord des stations spatiales a démontré que malgré le recours à des critères psychologiques pour la sélection des astronautes des conflits pouvaient survenir. Les critères de sélection pour une mission martienne restent difficiles à établir. Il y a par ailleurs débat sur la nécessité ou non de sélectionner un équipage mixte et multiculturel (russe/américain,...).
    Un dépistage approfondi de problèmes médicaux potentiels, pouvant aller jusqu'à un examen génétique, est réalisé car le risque d'apparition d'une maladie est élevé compte tenu de la longueur de la mission.

    Selon les scénarios résultant des études connues, l'équipage comporte de 4 (Zubrin) à 6 (Scénario de références NASA) personnes. La limite supérieure est déterminée par le surcroit de masse que nécessite un équipier supplémentaire. Le nombre minimum découle de la somme des tâches à réaliser et des spécialités à maitriser. Compte tenu du nombre de paramètres de la mission aujourd'hui non définis, ces chiffres sont purement indicatifs.
    Selon la NASA, les spécialités suivantes devront être maitrisées par au moins une personne et constituer une spécialisation secondaire pour d'autres personnes : chirurgien/médecin, géologue, biologiste, mécanicien, électricien/électronicien, commandement. Zubrin recommande un équipage de 2 mécaniciens (la survie de la mission dépend de la capacité de l'équipage à venir à bout des pannes), un géologue et un biogéochimiste. Zubrin fait l'impasse sur des spécialistes pratiquant exclusivement la médecine, le pilotage ou uniquement dédiée au commandement de l'expédition.


    [​IMG]
    Paysage martien : panorama réalisé par la sonde martienne Spirit
    [​IMG]Ceci est une image remarquable sur Wikimedia Commons (Images remarquables)
    et est considéré(e) comme l'une de nos meilleures images.

    Description : Le Mars Exploration Rover Spirit a pris cette vue depuis un petit plateau nommé Home Plate en regardant vers l'ouest. L'image a été prise avec un appareil photo panoramique (Pancam) durant les jours martiens (ou sols) 1366 à 1369 (du 6 au 9 Novembre 2007). Elle combine plusieurs vues prises avec différents filtres centrés sur des longueurs d'ondes de 753, 535, et 432 manomètres pour produire des couleurs proches de la réalité.
    Ce panorama couvre environ 180 degrés, du sud ouest au nord est. On y voit, au premier plan, la bordure ouest de Home Plate, plus claire que le reste du paysage. Tsiolkovski Ridge, d'une taille de 30 mètres et à une distance du même ordre, est visible comme une colline parsemée de rochers à mi-distance dans le tiers gauche de l'image. Au dessus à gauche, on voit à l'horizon Grissom Hill, distante de 8 kilomètres. Sur la droite, le point le plus haut de l'horizon est Husband Hill, distante de 800 mètres. Le point d'atterrissage de Spirit se trouve à l'horizon, à peu près au centre de l'image.

    Date : 5 septembre 2007
    Source : Spirit's West Valley Panorama
    Auteur : Cornell University
    Cette image ou vidéo a été cataloguée par le Jet Propulsion Lab
    de la National Aeronautics and Space Administration (NASA) des États-Unis
    sous Photo ID : PIA10216.
    Ce fichier provient de la NASA.
    Sauf exception, les documents créés par la NASA ne sont pas soumis à copyright.

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    Les risques physiologiques

    Durant le voyage entre la Terre et Mars (aller et retour) d'une durée comprise entre 360 jours (scénario de conjonction) et 610 jours (scénario d'opposition) l'équipage se trouve exposé à 3 phénomènes qui peuvent affecter sa santé : les éruptions solaires, les rayons cosmiques et l'impesanteur.

    - Les éruptions solaires
    Les éruptions solaires sont des pics d'activité du Soleil qui projettent des protons dotés d'une grande énergie. L'activité du Soleil connait des cycles de 11-12 ans durant lesquels l'activité solaire croît puis décroît. Durant les phases de grande activité, les éruptions solaires sont à la fois plus nombreuses et envoient des particules plus énergétiques. Les doses reçues par un équipage non protégé sont susceptibles de déclencher des cancers. Les éruptions solaires les plus violentes qui ont pu être étudiées représentaient une dose de 38 rems. Selon R. Zubrin, si l'équipage est prévenu à l'avance (les éruptions solaires font l'objet d'observations qui permettent une certaine anticipation), celui-ci peut limiter la dose reçue en moyenne à 5,5 rem au cours du transit aller et retour, en se réfugiant dans une zone du vaisseau protégée par des équipements s'interposant avec l'extérieur. S'il n'a pas le temps de s'y réfugier la dose reçue est triplée. Ces doses sont considérées par l'auteur comme relativement négligeables.

    - Les rayons cosmiques
    Les rayons cosmiques sont des particules à très haute énergie constituées principalement de protons en provenance surtout de l'espace interstellaire et intergalactique. Le flux est continu sans pic prévisible. Aucun blindage ne peut arrêter ce type de particule. Selon R. Zubrin, la quantité reçue par l'équipage au cours du transit aller-retour est de 32 rems. Les conséquences du bombardement des cellules par des particules à très haute énergie sont aujourd'hui complètement inconnues car le phénomène n'a jusqu'à présent pas été reproduit sur Terre et les seules expériences existantes sont celles très brèves des astronautes qui se sont rendus sur la Lune et ont franchi les ceintures de Van Allen qui protègent l'orbite basse terrestre et la Terre elle-même des rayons cosmiques.

    - L'exposition à l'impesanteur
    Durant le trajet aller-retour Terre-Mars, la gravité est par défaut nulle dans le vaisseau transportant l'équipage. L'apesanteur sur des périodes prolongées provoque des décalcifications, qui rendent les os cassants et une atrophie des muscles y compris ceux du cœur. D'après l'expérience acquise grâce aux séjours prolongés d'astronautes dans les stations spatiales, ceux-ci ne récupèrent pas complètement après leur retour sur Terre.
    Ce phénomène peut être combattu en créant une pesanteur artificielle.
    Pour créer celle-ci, la solution la plus simple consiste à mettre le vaisseau en rotation autour de son axe principal (les parois latérales deviennent alors le plancher).

    L'inconvénient de cette solution est que le faible diamètre de la station engendre des effets très perturbants : différence de gravité entre la tête et les pieds, force de Coriolis rendant les déplacements difficiles. R Zubrin, entre autres, propose dans Mars Direct de tirer un câble entre un étage de fusée vide et l'habitat et de mettre l'ensemble en rotation lente recréant une gravité artificielle dans le vaisseau par le biais de la force centrifuge générée.

    La création d'une gravité artificielle engendre une complexité accrue du système de transport entre la Terre et Mars dès lors que l'on souhaite créer un champ de gravité non perturbant. Les expériences accumulées grâce aux stations spatiales montrent que l'homme semble s'accommoder de l'absence de gravité sur de longues périodes même si cela suscite des dommages irréparables. La NASA, compte tenu de la relative brièveté du transit Terre-Mars n'a pas prévu de créer un champ de gravité artificiel.


    A SUIVRE/


    Le déroulement détaillé de la mission
     
  13. titegazelle

    titegazelle سُبحَانَ اللّهِ وَ بِحَمْدِهِ Membre du personnel

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    Le déroulement détaillé de la mission


    Le trajet Terre-Mars
    - La propulsion
    Le transit entre la Terre et Mars consomme beaucoup de carburant pour accélérer et décélérer à l'aller les vaisseaux nécessaires à l'expédition et lancer le vaisseau de retour jusqu'à l'orbite terrestre. La recherche d'une propulsion plus efficace peut faire gagner des centaines de tonnes sur la masse à placer en orbite basse terrestre. Parmi les technologies envisagées la propulsion nucléaire thermique permet théoriquement un gain important tout en étant relativement réaliste. Cette technologie est celle retenue dans le scénario de référence de la NASA ("DRA 5.0"). L'impulsion spécifique de ce type de propulsion (900 s.) est le double des meilleurs systèmes de propulsion chimiques utilisés aujourd'hui (couple hydrogène/oxygène) ce qui signifie que si la masse à vide est identique pour les 2 types de propulsion, il faut embarquer 2 fois moins de carburant pour produire la même poussée.
    Des expériences très avancées ont été menées dans les années 1960-1970 autour du moteur NERVA mais il reste à réduire la masse du moteur actuellement très pénalisante. D'autres techniques prometteuses sont en cours d'étude, comme le propulseur VASIMR, mais leur mise en œuvre sur des étages de grande taille n'est à priori envisageable qu'à très long terme.


    - Le vaisseau utilisé pour le transit de l'équipage
    Le vaisseau utilisé par l'équipage pour le transit entre la Terre et Mars doit permettre la survie de celui-ci sur une longue période (jusqu'à 900 jours en cas de problème à l'arrivée en orbite martienne dans certains scénarios) en toute autonomie.

    L'insertion en orbite autour de Mars

    [​IMG]

    L'aérocapture nécessite de frôler de très près la planète sous un angle très précis
    sous peine soit de perdre le vaisseau soit de repartir vers la Terre.

    Description : Aerocapture' The different steps at an Aerocapture.
    Date : 2009-09-18 22:11 (UTC)
    Source : Aerocapture.svg
    Auteur : Aerocapture.svg: User:Uwe W., modeled after a picture in: B. Stanek: Raumfahrtlexikon,
    Halwag Verlag, Bern (1983), ISBN 3-444-10288-7 page: 14

    derivative work: Pline (d)

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    Dans la plupart des scénarios, le vaisseau transportant l'équipage ou le fret ne se pose pas directement sur Mars mais se place d'abord sur une orbite basse autour de la planète :

    • cette manœuvre garantit un atterrissage plus précis sur Mars : la mise en orbite permet de déclencher la rentrée dans l'atmosphère martienne avec un risque d'erreur de position à l'atterrissage plus faible ;
    • lorsque le scénario prévoit un vaisseau uniquement dédié au transport de l'équipage entre la Terre et Mars, le transfert des astronautes entre les deux véhicules a lieu sur l'orbite martienne.
    Pour se placer en orbite basse le vaisseau doit réduire sa vitesse au minimum de 2,4 km/s (plus si la durée du transit est inférieure à 260 jours ce qui impose une vitesse d'arrivée supérieure dans la banlieue de Mars). Le recours à la technique de l'aérocapture est une alternative à l'utilisation des moteurs qui consomment un carburant précieux : quand il arrive à proximité de Mars, le vaisseau longe la planète à une altitude suffisamment basse pour que la densité de l'atmosphère martienne exerce une pression aérodynamique qui le ralentisse suffisamment pour le placer en orbite autour de la planète. C'est une technique très délicate qui nécessite une navigation très précise pour ne pas soumettre le vaisseau à une agression thermique trop importante, qui pourrait entraîner la perte du vaisseau ou au contraire ne pas ralentir suffisamment ce qui renverrait le vaisseau sur une trajectoire de retour ou une orbite de très grande excentricité. Une contrainte supplémentaire est que la décélération doit être supportable par l'équipage (limite fixée à 5 g par la NASA).

    Les calculs effectués pour un vaisseau de 100 tonnes déployant sur son avant un bouclier de 15 mètres de diamètre permettent de déterminer que l'entrée doit se faire dans un couloir de quelques degrés de large si le vaisseau navigue à la vitesse minimale de transfert Terre Mars; la largeur du couloir tombe sous les 1° (ce qui est la limite de la précision obtenue pour les sondes martiennes envoyées jusqu'à présent) si le vaisseau arrive à 9 km/s. Le problème est rendu plus complexe par les variations de densité de l'atmosphère martienne : celle-ci est influencée à la fois par les saisons et les tempêtes de poussière. Ces dernières peuvent multiplier par 10 la pression aérodynamique exercée sur le vaisseau durant ses passages à basse altitude.
    Aujourd'hui le phénomène est mal modélisé et donc difficile à anticiper.


    L'atterrissage sur Mars

    L'atterrissage sur Mars (Entry, Descent and Landing EDL) est une phase cruciale. Les solutions techniques qui pourront être mises en œuvre ont des répercussions majeures sur les capacités et le coût d'une mission martienne. Quel que soit le scénario, il est nécessaire de faire atterrir des vaisseaux dont la masse est comprise entre 40 et 100 tonnes (de 20 à 50 fois celle du plus gros robot ayant atterri sur Mars jusqu'à présent) avec, dans le scénario de la NASA, une précision de quelques dizaines de mètres (précision 1000 fois supérieure à ce qui a été atteint jusqu'à présent).

    Descendre sur le sol nécessite de faire tomber à 0 la vitesse horizontale du vaisseau. À l'arrivée sur Mars (lorsque le vaisseau s'est mis en orbite basse) cette vitesse est d'environ 4,1 km/s (1,6 km/s pour la Lune et 8 km/s pour la Terre). Pour annuler cette vitesse il existe deux méthodes : utiliser les forces de trainée comme pour l'aérocapture c'est-à-dire le frottement de l'atmosphère. C'est ce que font les vaisseaux habités qui reviennent sur Terre en décélérant légèrement ce qui fait décroitre leur orbite de manière à entamer le processus. L'atmosphère fait alors tout le travail et la seule pénalité en poids est constituée par la masse du bouclier thermique qui protège le vaisseau de l'élévation de température très forte durant la phase de freinage (la masse de ce bouclier peut être néanmoins significative). Lorsqu'une planète est dépourvue d'atmosphère comme sur la Lune on annule la vitesse en ayant recours à la poussée de moteurs-fusées. Mais cette solution est extrêmement coûteuse car elle nécessite de consacrer une grande partie de la masse du vaisseau au carburant utilisé. La masse qui doit être sacrifiée est proportionnelle à la gravité de la planète : poser sur la Lune le module Apollo sacrifie ainsi la moitié du poids du vaisseau au profit du carburant avec une vitesse à annuler 3 fois plus faible que sur Mars.

    La densité très faible de l'atmosphère de Mars (1 % de celle de la Terre) la place, pour le scénario de descente, dans une situation intermédiaire entre la Terre et la Lune. Le robot Mars Science Laboratory, qui a atterri sur Mars en 2012, fut obligé de recourir à des moteurs pour se freiner à partir de l'altitude de 1 500 mètres. Le problème devient d'autant plus aigu que la charge à poser est lourde or les vaisseaux martiens du scénario de référence de la NASA ont une masse comprise entre 45 et 65 tonnes. Le deuxième problème soulevé par la faiblesse de la trainée atmosphérique sur Mars est que la vitesse ne devient inférieure à Mach 1 que lorsque le vaisseau est très près du sol : le vaisseau et son équipage disposent de très peu de temps pour modifier le site d'atterrissage si la trajectoire du vaisseau l'amène sur une zone parsemée d'obstacles ou le conduit à une trop grande distance du lieu visé. De plus, cette contrainte interdit l'atterrissage sur des zones situées à des altitudes trop élevées (soit près de 50 % de la superficie de Mars).

    Des recherches sont menées à la NASA pour améliorer l'efficacité du freinage dans une atmosphère peu dense. Différentes techniques sont à l'étude :

    • bouclier thermique gonflable offrant une surface de freinage beaucoup plus importante dans la phase haute de la descente;
    • structure en forme d'anneau gonflable en remorque du vaisseau à la manière d'une ancre flottante durant la phase haute du vol ;
    • ballute (croisement entre un parachute et un ballon) déployé avant l'entrée dans l'atmosphère martienne et travaillant également à la manière d'une ancre flottante ;
    • parachute de très grande dimension (près de 90 mètres de diamètre pour un module pesant 50 tonnes) déployé alors que le vaisseau est à vitesse hypersonique ;
    Durant la phase finale un étage grue à la manière du robot Mars Science Laboratory peut être utilisé pour obtenir une vitesse verticale quasi nulle à l'atterrissage.
    Si on a recours à la méthode coûteuse consistant à utiliser des moteurs-fusées sur une partie significative du vol (pour produire une décélération comprise entre 0,9 et 1,4 km/s, 20 à 30 % de la masse du vaisseau est sacrifiée au profit du carburant selon l'étude de Braun et Manning), sa mise en œuvre est difficile car, à vitesse hypersonique, l'éjection des gaz des moteurs perturbe l'écoulement aérodynamique.


    Le séjour sur Mars
    Le site est choisi en fonction de son intérêt géologique tout en permettant un atterrissage facile.

    - Les conditions de vie sur Mars
    L'équipage doit s'accommoder de conditions naturelles hostiles pour l'homme :

    • la pression atmosphérique est égale à 1 % de celle de la Terre et nécessite que l'astronaute soit revêtu d'une combinaison spatiale pressurisée sous peine d'une mort quasi instantanée par décompression. L'atmosphère ténue est composée à hauteur de 98 % de dioxyde de carbone (CO[SUB]2[/SUB]) ;
    • la température au plus fort de l'été martien est de 10 °C en début d'après-midi et de -80 °C la nuit ;
    • la faiblesse du champ magnétique et la faible densité de l'atmosphère laissent passer une grande partie des rayons cosmiques et des particules émises par les éruptions solaires.
    La gravité sur Mars est égale à 37,5 % de celle de la Terre, ce qui permet de soulever des charges relativement massives, mais nécessite d'alléger les combinaisons spatiales existantes qui sur la Lune étaient acceptables avec une gravité égale à ~1/6[SUP]e[/SUP] de g.

    - Les équipements
    Pour son séjour sur Mars l'équipage dispose des équipements suivants :
    L'habitat
    L'habitat comporte un sas pour les sorties sur le sol martien. Dans certains scénarios, dont celui de la NASA, une annexe gonflable (donc légère à transporter) permet d'accroitre le volume disponible. L'habitat doit disposer de ravitaillement, de l'eau et de l'oxygène nécessaires pour un séjour de 500 jours. Il n'est pas envisageable à ce stade de produire des fruits ou des légumes sur place.
    Le rapport de la NASA recommande que chaque membre de l'équipage dispose d'un espace personnel qui comprenne outre son lit un espace qu'il peut personnaliser, un bureau, un ordinateur ainsi qu'une armoire de rangement des affaires personnelles. L'espace doit être aménagé non seulement de manière à ce qu'il puisse se reposer mais également se détendre et mener des activités personnelles. Pour permettre à chaque astronaute de disposer d'un espace d'intimité tout en limitant le risque d'une tendance à l'isolement, le rapport préconise des chambres pour 2 dotées d'une cloison amovible permettant de couper à la demande la pièce en 2. On connait mal l'effet de la gravité réduite de Mars (0,38 g) sur de longues périodes et les recherches dans ce domaine doivent être poursuivies. Il est certain que l'habitat devra fournir à l'équipage des équipements d'exercice physique permettant de combattre les effets de la faible pesanteur.
    Tirant les leçons des installations dans la station spatiale la NASA recommande que ces équipements comportent un côté ludique pour ne pas entrainer de lassitude et qu'ils soient installés dans une pièce bien aérée et à l'écart des principaux axes de circulation de l'habitat.

    Les véhicules
    Selon les scénarios l'équipage dispose d'un ou plusieurs véhicules qui permet (tent) d'accroitre son rayon d'exploration. Celui-ci peut être non pressurisé et léger comme le rover lunaire ou pressurisé avec une plus grande autonomie. L'équipage du véhicule non pressurisé l'utilise avec sa combinaison spatiale. Ce type de véhicule peut disposer de réservoirs permettant de refaire le plein de consommables (énergie, eau, oxygène). Le véhicule dispose d'un système de navigation et de télécommunications; il permet de transporter les outils et les échantillons. Le matériel de forage peut être transporté dans une remorque dédiée. Le véhicule pressurisé permet d'accroître considérablement le rayon d'action et la durée des expéditions.
    Toutefois, dans le scénario de la NASA, s'il n'existe qu'un seul véhicule de ce type la distance maximale franchissable est la même que celle d'un rover non pressurisé pour des raisons de sécurité.
    La production d'énergie
    Une petite centrale nucléaire doit être envisagée car les panneaux solaires risquent de ne pas fournir assez de puissance électrique sur cette planète plus éloignée du Soleil que la Terre et sujette à de longues tempêtes de poussière.

    - L'utilisation des ressources locales
    Le dernier scénario de la NASA comme celui de la Mars Society prévoient la production de consommables à partir des ressources disponibles sur Mars. Cette solution permet de réduire de manière importante la masse à déposer sur Mars. Les produits fabriqués seraient en premier lieu le carburant utilisé pour remonter de la surface de Mars jusqu'à l'orbite basse mais également de produire une partie de l'eau et de l'oxygène consommé par les astronautes. Selon R. Zubrin en utilisant la réaction de Sabatier ( CO[SUB]2[/SUB] + 4H[SUB]2[/SUB] → CH[SUB]4[/SUB] + 2H[SUB]2[/SUB]O ) suivie d'une électrolyse (H[SUB]2[/SUB]O → 2H[SUB]2[/SUB] + O[SUB]2[/SUB]) permettrait en utilisant 6 tonnes d'hydrogène emporté sur place avec du dioxyde de carbone de l'atmosphère de Mars de créer sur une durée de 10 mois jusqu'à 112 tonnes d'un mélange de méthane et d'oxygène utilisé comme ergols par le moteur-fusée.

    - Les activités sur le sol martien
    Après l'atterrissage, l'équipage, s'il a subi une longue période d'impesanteur durant son transit entre la Terre et Mars, ne sera pas disponible pour des tâches critiques avant plusieurs jours sinon plusieurs semaines.

    -- Mise en place des installations sur le sol martien
    L'habitat, qui durant la phase d'atterrissage utilisait ses réserves d'énergie internes limitées pour des questions de poids, doit être rapidement branché sur une source d'énergie externe : panneaux solaires (à déployer) ou générateur nucléaire. Le système de dissipation de chaleur est mis en place ainsi que les antennes de télécommunications permettant des communications à haut débit avec la Terre ainsi que les modules, véhicules et satellites situés sur Mars. Le système de support-vie en circuit fermé est éventuellement remis en marche ou sinon contrôlé. Dès qu'il en a la capacité, l'équipage devra effectuer des sorties extravéhiculaires pour déployer les premières expériences à proximité de l'habitat, mettre en ordre de marche les véhicules transportés, sortir les équipements des soutes du vaisseau. Si un habitat gonflable existe, il est installé et connecté au reste de l'habitat.

    -- Les explorations sur le terrain
    La première activité est la géologie de terrain : l'œil et la capacité de synthèse de l'homme permettent de détecter des indices qu'un robot ne saurait trouver. L'homme peut rapidement choisir la méthode d'exploration en fonction de ce qu'il voit et mettre en œuvre les outils adaptés. Une partie de l'exploration pourra être confiée à des robots qui seront guidés par téléopération par les astronautes par exemple pour étendre la zone explorée au-delà des limites imposées par les règles de sécurité ou pour faire un premier repérage des lieux. Les échantillons recueillis pourront faire l'objet d'une première analyse dans un laboratoire sur place en particulier pour identifier le type de roche, sa texture, ses composants et la présence d'indices de vie (fossiles, structures). Le laboratoire permettra d'étudier les caractéristiques volatiles ou transitoires des échantillons qui ne pourront être observés à l'issue du retour sur Terre.

    La présence d'hommes sur place permet également d'effectuer des mesures géophysiques et météorologiques : observation détaillée des tempêtes de poussière, sondages sismiques et radar pour étudier les structures souterraines, en particulier rechercher la présence d'eau. La présence de l'homme permet de positionner les instruments de mesure et de les calibrer avec précision. Des sondages souterrains à grande profondeur peuvent être menés pour accéder aux couches contenant de l'eau à l'état stable, pour rechercher dans les carottes de dépôts sédimentaires la présence d'une vie extraterrestre ou des caractéristiques particulières comme les dépôts hydrothermaux. Des fusées-sondes et des ballons peuvent être lancés pour étudier l'atmosphère.

    Enfin des expériences peuvent être menées pour tester l'utilisation de Mars par l'homme comme par exemple la réalisation de plantations sur le sol martien. Des études médicales sont conduites sur les astronautes pour analyser l'adaptation de l'homme à l'environnement martien tant sur le plan de sa santé que de ses capacités.
    L'exploration de multiples sites dans un grand rayon autour de l'habitat est une condition essentielle à la réussite scientifique de l'expédition. La NASA, dans son scénario de référence, prévoit des explorations menées dans un rayon de 100 km : il est prévu de réaliser durant ces expéditions des forages jusqu'à une profondeur de 100 mètres. Les expéditions à grande distance sont préparées pour optimiser le temps passé sur place : étude des relevés satellitaires, envoi de robots téléopérés pour trouver la meilleure voie d'accès et faire une première évaluation de l'intérêt présenté par un site. La disponibilité de véhicules est essentielle ainsi que celle d'un système de navigation permettant à l'astronaute de se repérer.

    La combinaison spatiale doit fournir à l'astronaute une liberté de mouvement suffisante pour lui permettre de réaliser sans effort ses tâches. Le rayon d'action de l'équipage est déterminé par celui des véhicules mis en œuvre mais également par la capacité et la disponibilité d'un véhicule de secours qui devra pouvoir récupérer une expédition en difficulté paralysée par une défaillance de son matériel ou un accident. Si aucun véhicule de secours n'est prévu, la limite des déplacements est fixée par la capacité des astronautes à retourner à pied à l'habitat. Les expéditions comprennent toujours au moins 2 astronautes et des équipiers sont disponibles dans l'habitat pour assurer une veille radio permanente et participer à une expédition de secours. Les expéditions doivent être planifiées en fonction des saisons. Il n'est pas recommandé d'effectuer une sortie de nuit ou durant une tempête de poussières.
    Les outils (en particulier les outils de forage), les véhicules et les combinaisons spatiales doivent pouvoir être réparés sur place lorsque la panne n'est pas trop complexe. Pour accroitre le rayon d'action des expéditions, un avant-poste peut être installé au cœur d'une zone à explorer, permettant aux astronautes d'enlever leur combinaison spatiale, de s'y reposer, de refaire le plein de consommables. Cet avant-poste peut être constitué par un rover pressurisé ou un habitat gonflable.

    - Le décollage
    Plusieurs scénarios sont possibles. Dans les scénarios dits "directs" (Zubrin), l'habitat posé sur Mars sert également pour le retour vers la Terre. Il faut donc que soit placé sous ce dernier un système de propulsion et de grands réservoirs d'ergols. Il peut s'agir de tout ou partie du système de propulsion utilisé pour l'atterrissage. L'alternative consiste à disposer au préalable le véhicule de retour en orbite martienne et à utiliser une petite fusée avec un petit module dédié pour faire remonter les astronautes en orbite. Il faut alors établir la jonction avec le véhicule de retour. Ce dernier scénario est proposé dans la mission de référence de la NASA. Le scénario du retour direct a l'avantage d'être simple, mais nécessite de faire décoller un vaisseau lourd. Le scénario avec rendez-vous en orbite nécessite un vaisseau moins lourd.
    Néanmoins, de telles manœuvres astronautiques comportent un certain risque : il ne faut pas que le rendez-vous soit manqué, sinon c'est la mort assurée pour tous les astronautes.


    ......
     
  14. titegazelle

    titegazelle سُبحَانَ اللّهِ وَ بِحَمْدِهِ Membre du personnel

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    Les scénarios de mission vers Mars en compétition


    Deux scénarios de mission habitée vers Mars ont été, à ce jour, particulièrement détaillés : le scénario de la NASA «Design reference mission» conçu à la fin des années 1990 et qui subit des améliorations constantes et le scénario de la Mars Society «Mars Direct».

    Le scénario de référence de la NASA (V5 2009)

    Depuis 1988 (NASA Case studies) la NASA affine un scénario de mission habitée vers Mars.

    [​IMG]
    Scénario de référence de la Nasa
    pour une mission habitée vers MARS version 5 (janvier 2009)

    Cette image est dans le Domaine Public
    _________________________________

    Historique du scénario de mission habitée martienne à la NASA
    - Les origines : la NASA Space Exploration Initiative (1989)
    En réponse à une demande du président des États-Unis, la NASA réalisa une étude sur les projets d'exploration habitée de la Lune et de Mars qui devaient prendre la suite de la Station spatiale internationale. Le rapport qui en résulta appelé le 90-day study, proposait un plan à long terme consistant à compléter la station spatiale internationale jugée une étape incontournable puis de retourner sur la Lune pour y établir une base permanente et enfin envoyer des hommes sur Mars. Ce rapport fut largement critiqué comme trop ambitieux et trop coûteux et tous les fonds destinés à l'exploration habitée au-delà de l'orbite terrestre furent supprimés par le Congrès.

    - NASA Design reference mission (fin 1990)
    À la fin des années 1990, la NASA définit plusieurs scénarios d'exploration habitée de Mars. L'un des plus remarquables, souvent cité, est le Design reference mission 3.0 (DRM 3.0). L'étude a été réalisée par l'équipe d'exploration de Mars du Centre Spatial Johnson (JSC). Des personnes représentant les différents centres de recherche de la NASA ont défini un scénario de référence d'exploration par l'homme de Mars. Le plan décrit les premières missions sur Mars en développant les concepts utilisés et les technologies mises en œuvre. Cette étude repose sur des études précédentes principalement sur les travaux du Groupe de Synthèse (1991) et de Zubrin (1991) pour l'utilisation de carburants produits à partir de l'atmosphère martienne. L'objectif principal de cette étude était de stimuler la réflexion et la découverte d'approches alternatives pouvant améliorer la faisabilité ainsi que réduire les risques et les coûts.

    NASA Design reference mission 5.0 (2007)
    La NASA a décrit les derniers détails du scénario de mission habitée vers Mars dans ce document. Celui-ci a été actualisé en janvier 2009.

    Le scénario de référence V5 de 2009
    La dernière version a été produite en février 2009 (Mars Design Reference Architecture 5.0). Le scénario utilise les 2 lanceurs en développement dans le cadre du programme Constellation - l'Ares I conçu pour lancer des vaisseaux habités et l'Ares V capable de mettre 188 tonnes de charge utile en orbite basse - ainsi que le vaisseau habité Orion.

    - Les choix d'architecture
    Les choix d'architecture les plus structurants sont les suivants :

    • le scénario d'opposition est rejeté car son intérêt scientifique est trop limité ;
    • les 3 étages NTR, utilisés pour lancer les différents modules sur le trajet Terre-Mars, ont une propulsion nucléaire ce qui permet à poids égal de doubler leur puissance par rapport au recours à une propulsion classique (impulsion spécifique de 900 secondes). Pour la propulsion de l'habitat de transit (MTV) qui contient l'équipage, un réservoir s'interpose entre l'étage nucléaire et l'habitat ;
    • pour se mettre en orbite autour de Mars les 3 vaisseaux utilisent la technique de l'aérocapture. Cette solution est une alternative à un recours aux moteurs qui consomment un carburant précieux ;
    • l'atterrissage sur Mars (Entry Descent and Landing EDL) est considéré comme la phase la plus périlleuse de la mission. Le rapport recommande l'utilisation du freinage atmosphérique pour les cargos et le recours aux fusées pour l'habitat martien qui transporte l'équipage avec des phases d'expérimentation préalable. Ce choix n'est peut être pas compatible avec la contrainte de poids ;
    • l'étude envisage l'utilisation des coiffes d'Ares comme bouclier thermique durant la rentrée des modules dans l'atmosphère martienne ;
    • 30 % du comburant (oxygène) de l'étage de remontée martien est généré par extraction de l'atmosphère martienne ;
    • l'énergie sur le sol martien est fourni par un réacteur nucléaire de 30 kW installé à environ 1 km de l'habitat ;
    • le rapport préconise la mise à disposition d'un véhicule pressurisé de petite taille permettant d'effectuer des excursions jusqu'à 100 km de l'habitat (disqualifie l'habitat mobile) ;
    • pas de gravité artificielle à bord du véhicule de transit Terre Mars.
    - Déroulement de la mission de référence NASA
    Les principales caractéristiques du scénario sont les suivantes (schéma ci-contre) :

    • choix du scénario de conjonction avec un séjour sur Mars de 500 jours et des trajets Terre-Mars de 180 jours ;
    • pré positionnement de l'habitat martien (Surface Habitat SHAB) et de l'étage de remontée (Descent / Ascent Vehicle DAV) qui décollent de la Terre 24 mois avant le départ de l'équipage :
      • le lancement en orbite basse terrestre de ces deux modules est réalisé par 4 fusées Ares V : 1 pour chacun des vaisseaux et 1 pour chaque étage propulsif (NTR Vehicle) qui doit envoyer les deux vaisseaux vers Mars. Chaque vaisseau est assemblé avec son étage propulsif en orbite par arrimage automatique,
      • arrivée sur l'orbite martienne le vaisseau d'habitation martienne se met en attente de l'équipage, tandis que le vaisseau de remontée se pose sur le sol martien. Après l'atterrissage il se met à extraire de l'oxygène de l'atmosphère martienne pour produire un des ergols utilisé comme carburant pour la remontée en orbite mais également des consommables au bénéfice de l'équipage (production d'oxygène et eau) ;
    • l'équipage (6 personnes) décolle 24 mois après le premier lancement à bord d'un vaisseau Orion lancé par une Ares I. Simultanément trois Ares V lancent en orbite basse respectivement un étage de propulsion (moteur+réservoir), un réservoir et l'habitat qui doit héberger l'équipage durant le trajet Terre Mars aller et retour (Transit Habitat). Les trois modules sont assemblés pour former le vaisseau qui effectuera l'aller retour (Mars Transit Vehicle MTV). L'équipage amarre son vaisseau Orion à l'ensemble et embarque dans l'habitat ;
    • l'ensemble est injecté sur une trajectoire martienne en utilisant le propergol contenu dans le réservoir sans moteurs. Celui-ci est alors largué ;
    • le vaisseau ralentit pour se mettre en orbite autour de Mars. Contrairement aux modules cargos envoyés 2 ans auparavant, il n'utilise pas la technique de l'aérocapture qui permet d'économiser les ergols;
    • en orbite martienne l'équipage embarque dans un petit vaisseau (non décrit) qui lui permet de rejoindre l'habitat martien pré-positionné en orbite martienne 24 mois auparavant ;
    • l'habitat martien descend sur le sol martien ;
    • l'équipage séjourne sur le sol martien durant 500 jours ;
    • à la fin de son séjour, il utilise le véhicule de remontée qui a fabriqué automatiquement une partie de son carburant pour remonter en orbite martienne ;
    • après une manœuvre de rendez-vous, il embarque dans le vaisseau qui effectue le trajet Terre Mars (MTV). Celui-ci quitte l'orbite martienne en puisant dans son deuxième réservoir (celui situé dans l'étage doté de moteurs (NTR Vehicle). Arrivé près de l'orbite terrestre, l'équipage embarque dans le vaisseau Orion et effectue sa rentrée dans l'atmosphère.
    Le scénario de la Mars Society : Mars Direct
    Le scénario de Mars Direct a été conçu pour démontrer qu'une mission habitée vers Mars pouvait être réalisée pour un coût relativement réduit (par rapport aux scénarios établis par la NASA) en utilisant les technologies et une grande partie des engins existants.

    • Le véhicule qui doit assurer le retour de l'équipage depuis le sol martien (ERV) est lancé en premier. Il emporte le générateur de carburant, l'hydrogène nécessaire pour produire le carburant in situ et un petit réacteur nucléaire qui doit être utilisé sur place comme source d'énergie. L'ERV est lancé au moment le plus propice et atteint Mars après 8 mois de transit effectué à la vitesse la plus économe en énergie. Le lanceur utilisé au départ de la Terre est une fusée de la puissance de la Saturn V. La mise en orbite autour de Mars se fait par aérofreinage et l'arrivée sur le sol martien utilise le freinage aérodynamique, puis des parachutes et enfin dans la phase finale des moteurs-fusées.

    • L'habitat martien (Hab) qui sert également de véhicule pour le transit aller Terre-Mars est lancé 26 mois plus tard, lorsque la fenêtre optimale pour le voyage vers Mars s'ouvre à nouveau. Il transporte à son bord les 4 astronautes de la mission martienne et un véhicule pressurisé. Le temps de trajet est plus court (6 mois) grâce à une vitesse de déplacement plus élevée. Durant le trajet, une pesanteur artificielle est créée en mettant en rotation l'ensemble constitué du réservoir vide de la fusée utilisé pour acquérir la vitesse permettant de s'échapper de l'attraction terrestre et le reste du vaisseau. La masse de l'habitat qui offre environ 100 m² de surface habitable avec le ravitaillement pour 3 ans et le support-vie qui recycle l'eau et l'oxygène est d'environ 25 tonnes.

    • Au voisinage de Mars, l'étage supérieur devenu inutile est largué et l'habitat après s'être inséré en orbite effectue une rentrée de précision dans l'atmosphère martienne en utilisant les mêmes dispositifs que l'ERV. Si le vaisseau se pose à moins de 1 000 km de l'ERV, l'équipage rallie le véhicule de retour à la fin de son séjour en utilisant le véhicule pressurisé.
    Une fois sur Mars, l'équipe passe 18 mois sur la surface effectuant des recherches scientifiques. À l'issue de son séjour, l'équipage utilise l'ERV pour quitter le sol martien puis effectuer le trajet Mars Terre.
    Le cout de Mars Direct était à l'époque de sa définition estimé à 20 milliards de dollars, en y incluant les coûts de développement soit 30 à 35 milliards de dollars actuels.

    Historique des autres études de mission habitée vers Mars


    Depuis les débuts de l'astronautique, un grand nombre de scénarios de missions ont été proposés.

    Le projet de Wernher von Braun (de 1947 à la fin années 60)
    Première version (1952)
    Wernher von Braun est le premier à faire une étude technique détaillée d'une mission vers Mars. Les détails sont publiés dans son livre Das Marsprojekt (1952) traduit en anglais en 1962 et dans différentes autres publications et présentés dans le magazine Collier à travers une série d'articles à compter de mars 1952. Une variante du concept de mission proposé par Von Braun est popularisée en anglais dans l'ouvrage The Conquest of Space de Willy Ley (1949), avec des illustrations de Chesley Bonestell. Le projet de Von Braun consistait à envoyer près d'un millier de fusées à trois étages qui mettaient en orbite les éléments de la mission vers Mars; ceux-ci étaient assemblés depuis une station spatiale en orbite terrestre. La mission elle-même comportait une flotte de 10 vaisseaux chacun emportant 70 personnes et 3 avions qui devaient se poser horizontalement sur le sol martien (à l'époque on pensait que l'atmosphère martienne était beaucoup plus dense qu'elle ne l'est en réalité).
    La version de 1956
    Dans une vision révisée du projet martien publiée en 1956 sous le titre The Exploration of Mars par Von Braun et Willy Ley, la taille de la mission était réduite, ne nécessitant plus que 400 lancements utilisés pour construire 2 vaisseaux emportant toujours un avion. Dans la version postérieure du projet, popularisée par la série de film «Man in Space» de Disney les vaisseaux avaient recours à la propulsion nucléaire et ionique pour les trajets interplanétaires.
    Mise en œuvre de la propulsion nucléaire (1969)
    À la suite du succès du programme Apollo, Von Braun se fit l'avocat d'une mission habitée martienne qui devait être l'objectif du programme des missions habitées de la NASA. Dans le scénario proposé, des lanceurs Saturn V étaient utilisés pour mettre en orbite des étages à propulsion nucléaire (NERVA) : ceux-ci étaient utilisés pour propulser deux vaisseaux avec des équipages de 6 hommes. La mission devait être lancée au début des années 1980. La proposition fut étudiée par le président Richard Nixon et repoussée en faveur de la navette spatiale.

    Les projets soviétiques des années 1960
    Le vaisseau lourd habité interplanétaire (connu par les russes sous l'acronyme TMK) était un vaisseau d'exploration, proposé dans les années 1960, conçu pour effectuer un survol de Mars et Vénus sans atterrir. Le vaisseau devait être lancé en 1971 et effectuer une mission d'une durée de 3 ans. Au cours du survol de Mars, des sondes devaient être larguées. Le projet TMK se voulait une réponse aux vols lunaires américains. Le projet ne fut jamais réalisé entre autres parce qu'il utilisait le lanceur N1 qui ne réussit jamais à voler.

    États-Unis : Case for Mars et Mars Direct (1981–1996)
    Case for Mars (1981–1996)
    À la suite du succès des sondes martiennes Viking, une série de conférences furent données entre 1981 et 1996 sous le titre The Case for Mars à l'Université du Colorado à Boulder. Ces conférences défendaient le principe de l'exploration de Mars par des missions habitées en présentant les concepts et les technologies nécessaires et étaient suivis d'ateliers de travail destinés à détailler le déroulement des missions. L'un des concepts de base était la réutilisation des ressources martiennes pour fabriquer le carburant nécessaire au voyage de retour. L'étude fut publiée dans une série de volumes publiés par l'American Astronautical Society. Des conférences ultérieures présentèrent un certain nombre de concepts alternatifs dont celui de «Mars Direct» préconisé par Robert Zubrin et David Baker; les «Footsteps to Mars» proposition de Geoffrey A. Landis, qui proposait de réaliser des missions intermédiaires avant d'atterrir sur Mars, dont celle de poser un équipage sur Phobos et le Great Exploration proposé par le Lawrence Livermore National Laboratory entre autres.

    Mars Direct (début des années 1990)
    Du fait de la distance entre Mars et la Terre, la mission vers Mars sera beaucoup plus risquée et plus coûteuse que les vols vers la Lune. Le ravitaillement et le carburant doivent être disponibles dans des quantités suffisantes pour un voyage de 2 à 3 ans et le vaisseau doit disposer d'un bouclier au moins partiel permettant de protéger son équipage des éruptions solaires. Un document publié en 1990 par Robert Zubrin and David A. Baker, puis par Martin Marietta proposa de réduire la masse de la mission (et donc son coût) en utilisant les ressources martiennes et en particulier en fabriquant le carburant à partir des gaz contenus dans l'atmosphère martienne. Cette proposition reprenait un certain nombre de concepts développés dans la série de conférences de Case for Mars.
    Au cours de la décennie suivante, cette proposition fut développée par Zubrin sous le concept de mission intitulé Mars Direct qu'il exposa dans son livre The Case for Mars (1996) (dans sa version française «Cap sur Mars»). Ce scénario de mission est soutenu par la Mars Society qui considère qu'il s'agit d'un scénario pratique et d'un coût raisonnable.


    États-Unis : Vision for Space Exploration (2004)
    Le président américain George W. Bush est à l'origine d'un document programme publié le 14 janvier 2004 et intitulé Vision for Space Exploration. Ce document prévoit la mise en place d'un avant poste sur la Lune vers 2020. Des missions préalables durant la décade 2010-2020 doivent permettre la mise au point des techniques nécessaires. Le 24 septembre 2007, Michael Griffin, alors administrateur de la NASA, a suggéré qu'une mission habitée vers Mars pourrait être lancée vers 2037. La NASA a également envisagé de lancer des missions vers Mars depuis la Lune. Cette option n'a toutefois pas été retenue car elle nécessiterait l'installation d'un véritable complexe industriel sur la Lune qui serait difficile à exploiter et à maintenir.

    Les programmes russes et européens actuels
    Le programme Aurora (début 2000)
    L'Agence spatiale européenne a des projets à long terme d'envoyer une mission habitée vers Mars aux alentours de 2030. Selon le calendrier du projet proposé en 2001, la mission commencerait par une exploration par des robots, une simulation permettant de valider le capacité à faire vivre des hommes sur Mars puis une mission habitée. Mais les objections de plusieurs des pays membres de l'agence et d'autres raisons ont remis en cause le calendrier avancé.
    Les projets russes (actuels)
    Un certain nombre de concepts et de propositions ont été effectués par les scientifiques russes. Les dates pour le lancement se situaient entre 2016 et 2020. Le vaisseau martien devait emporter un équipage de 4 à 5 cosmonautes qui devaient séjourner 2 ans dans l'espace. En 2009, les agences spatiales russe et européenne ont achevé une expérience psychologique faisant partie du programme Mars500 consistant à isoler durant 105 jours un équipage composé de 6 personnes (4 russes, 1 allemand et 1 français) pour simuler une mission martienne. En février 2010, l'Agence fédérale spatiale russe (Roskosmos) annonce qu'un vol habité vers Mars ne fait pas partie du programme spatial immédiat de la Russie mais précise qu'elle envisage de développer des propulseurs à énergie nucléaire pour rallier Mars rapidement.
    Mission conjointe russe et européenne
    Une proposition de mission conjointe de la Russie et de l'Europe faite en 2002 repose sur l'envoi de deux vaisseaux l'un emportant un équipage de 6 personnes, l'autre le ravitaillement de la mission. La mission durerait 440 jours et permettrait à un équipage de 3 personnes d'explorer la surface de Mars durant 2 mois. Le projet entier a été chiffré à 20 milliards de $ dont 30 % apportés par la Russie.


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    Source : Article Mission habitée vers Mars de Wikipédia en français (auteurs)
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