La première mission de l’Europe pour Mercure décolle avec succès

Publié par Jerome le octobre 20, 2018 | Maj le octobre 20, 2018

Mercure est la planète la plus proche du Soleil et celle qui prend le moins de temps pour faire le tour du monde. Comme il est si rapide, les Babyloniens l’ont baptisé Nabu, en l’honneur du messager des dieux de leur mythologie, puis les Grecs et les Romains l’ont connu comme Hermès et Mercurius, respectivement. Mais la vérité est que cet émissaire des dieux n’a pas encore transmis son message. Jusqu’à présent, seuls deux engins spatiaux, Mariner 10 et MESSENGER, tous deux de la NASA, se sont rendus à Mercure, mais ils ont soulevé plus de questions qu’ils n’en ont résolu. En fait, ce monde reste aujourd’hui un sujet en suspens pour comprendre comment le système solaire s’est formé, comment les planètes fonctionnent et si la Relativité d’Einstein est valide.

La première mission pour découvrir la planète Mercure

BepiColombo, la première mission spatiale européenne à destination de Mercure, a décollé aujourd’hui avec succès vers la planète, pour tenter de déchiffrer ses nombreuses inconnues. Le module de transfert et les deux orbiteurs scientifiques, l’un développé par l’Agence spatiale européenne (ESA) et l’autre par son homologue japonais, JAXA, qui ont coûté 1,65 milliard d’euros, ont quitté le centre spatial de Kurú en Guyane française à 01h45 GMT samedi (22h45 heure locale vendredi). Plus de 2 000 scientifiques et ingénieurs d’institutions de huit pays ont travaillé pendant 20 ans pour réaliser le rêve qui, jusqu’à ce petit matin, était la réalisation de ce moment. Le décollage à bord d’une fusée Ariane 5 s’est déroulé comme prévu et la phase de lancement s’est achevée 26 minutes et 47 secondes plus tard. Commence maintenant un voyage de sept ans et deux mois jusqu’à ce que le satellite soit placé sur l’orbite de Mercure, où ses opérations scientifiques débuteront en mars 2026 et dureront un an et pourront être prolongées d’une année supplémentaire.

Les travaux conjoints des deux orbites étudieront l’origine et l’évolution de la planète, sa composition, son exosphère et sa magnétosphère, et viendront compléter ceux menés par les deux seuls navires qui l’ont visitée à ce jour. Le Mariner 10 l’a survolé et lui a offert ses premières photographies en gros plan prises entre 1974 et 1975, et Messenger, également américain, l’a survolé en 2008 et 2009 et a été le premier à l’orbiter, entre 2011 et 2015.

Ces missions ont apporté des réponses, mais ont aussi soulevé de nouvelles questions. BepiColombo cherchera à confirmer l’existence de la glace, à expliquer la contraction de l’intérieur de la planète ou pourquoi son champ magnétique est à 400 kilomètres de son centre. L’ESA, dont les équipes ont applaudi aujourd’hui ce départ réussi, est confiante que la meilleure connaissance d’une planète si proche de son étoile progénitrice révélera également de nouvelles données sur l’évolution globale de notre système solaire.

Il deviendra le troisième vaisseau spatial à explorer Mercure et sera l’aboutissement de la mission la plus complexe entreprise par l’ESA dans toute son histoire. De plus, BepiColombo aura un intérêt particulier car il explorera l’une des planètes les plus inconnues du système solaire.

“Mercure est la planète des mystères”, a expliqué Mauro Casale, astrophysicien de l’ESA impliqué dans la mission, lors d’une conférence de presse tenue il y a quelques jours au Centre européen d’astronomie spatiale (ESAC) à Madrid. “C’est la planète la plus méconnue du système solaire, il est donc très intéressant d’y retourner car nous avons encore beaucoup de recherches à faire.

Le mercure n’a été exploré que dans deux missions de la NASA, c’est donc le monde rocheux le moins étudié. En mars 1974, Mariner 10 a été placé sur l’orbite du Soleil et a survolé la planète trois fois, révélant une surface pleine de cratères et, à la surprise des astronomes, l’existence d’un champ magnétique. Déjà entre 2008 et 2015, la sonde MESSENGER a réussi à mettre en orbite Mercury. Il a trouvé des traces d’eau et de composés organiques dans les cratères ombragés du pôle Nord et a dressé une carte topographique et photographique détaillée de la surface.

Une double mission pour radiographier la planète mercure

BepiColombo sera chargé de recueillir le témoignage de ces deux missions. Il se compose de deux sondes distinctes : un vaisseau conçu par l’ESA, le Mercury Planetary Orbiter (MPO) et une partie conçue par la JAXA, le Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO). C’est pourquoi Sara de la Fuente, ingénieur de l’ESA, a déclaré qu’en réalité, “BepiColombo est deux missions en une. Les deux sondes voleront ensemble vers Mercure, assemblées à un segment du vaisseau spatial qui fonctionnera comme un propulseur et qui s’appelle le “Mercury Transfer Module” (MTM). Il est équipé de panneaux solaires d’une envergure de 30 mètres et d’un système de propulsion. Lorsqu’ils seront là, ces trois blocs se sépareront et les deux orbites commenceront leur travail dans des régions différentes de la planète. Les deux seront placés sur une orbite qui les fera passer à travers les pôles et balayer la planète entière pendant que Mercure tourne autour de lui.

Les deux navires ont trois objectifs principaux : étudier l’origine et l’évolution du mercure, analyser les propriétés de sa surface et de son intérieur, et apprendre à connaître son champ magnétique et son atmosphère.

Mais les deux sondes n’ont pas les mêmes caractéristiques. L’orbiteur européen (MPO) est équipé de 11 instruments et pèse 1 230 kilogrammes, tout comme une voiture. Il cartographiera la surface de Mercure, prendra des images à haute résolution, analysera la composition des matériaux du sol (chose inconnue pour le moment) et analysera le champ magnétique de cette planète.

L’orbiteur japonais (MMO), quant à lui, ne pèse que 255 kilogrammes et transporte quatre instruments scientifiques. Il est de forme octogonale et recouvert de miroirs. Son objectif sera d’étudier le champ magnétique, la présence de particules de poussière et la nature de l’atmosphère ténue de Mercure.

De plus, la proximité de Mercure par rapport au Soleil sera utilisée par les scientifiques pour mener une expérience qui tentera de vérifier un effet prédit par la Relativité d’Einstein : la lentille gravitationnelle. Cela se produit lorsqu’une masse importante, telle que le Soleil, déforme l’espace-temps et produit un déplacement apparent du fond de l’étoile. L’effet serait similaire au déplacement d’une loupe autour d’un texte et à la déformation des lettres.

L’Odyssée vers Mercure

Une autre des choses les plus intéressantes de cette mission est que le voyage vers Mercure sera une véritable odyssée. Le principal problème est que le vaisseau spatial doit voyager à la même vitesse que cette planète et éviter d’être accéléré par l’immense masse du Soleil. Bien que la sonde n’aurait besoin que de cinq mois pour se rendre directement sur la planète, sa vitesse l’empêcherait d’entrer sur l’orbite de ce monde. Pour cette raison, elle devra prendre un itinéraire plus indirect, compter sur la gravité des autres planètes et parcourir 9 milliards de kilomètres. Au total, votre voyage durera plus de sept ans et deux mois. L’engin spatial effectuera plusieurs manœuvres d'”assistance gravitationnelle”, au cours desquelles la sonde profitera de la gravité des planètes pour se déplacer à sa guise. Pour cette raison, la mission s’appelle d’ailleurs BepiColombo : son nom rend hommage au mathématicien Giuseppe (Bepi) Colombo (1924-1984), qui a proposé de profiter de la gravité de Vénus pour atteindre Mercure.

Au total, le BepiColombo survolera la Terre une fois, Vénus deux fois et Mercure six fois avant d’entrer sur l’orbite de sa planète de destination le 5 décembre 2025. Il profitera de ces rencontres avec les planètes pour prendre quelques mesures de Vénus et de Mercure et calibrer les instruments, mais fondamentalement il les fera pour les besoins de l’orbite.

Les opérations scientifiques débuteront dès mars 2026. On s’attend à ce qu’elles durent une année complète (plus de quatre ans dans le cas du mercure) et qu’elles se prolongent d’une autre année. Après cela, la dégradation des instruments due au vent solaire rendra impossible la poursuite des travaux. L’orbite du BepiColombo va naturellement décliner et perdre son altitude. Il faudra trois ans pour que la sonde japonaise s’écrase sur Mercure. Le volet européen le fera dans six ans.

Travailler sous bombardement solaire

Au-delà de ce qui a déjà été dit, BepiColombo est une mission extraordinaire car elle va explorer un monde désolé dans une région brûlée par le soleil. Il devra travailler sous le bombardement incessant du vent solaire et faire fonctionner les instruments scientifiques à une température proche de la température ambiante, bien qu’à l’extérieur, les températures varient de -180 à 450 ºC. Cela a nécessité la création de 85 % de toute la technologie utilisée dans le cadre de la mission.

Par exemple, la sonde est protégée par un revêtement multicouche et une peinture blanche spéciale pour ralentir le vent solaire. Et les panneaux solaires sont équipés d’un circuit de refroidissement liquide, qui aide à dissiper la chaleur du soleil vers un radiateur.

En outre, cette mission sera le premier voyage interplanétaire de l’ESA à s’appuyer sur des moteurs à propulsion ionique. Ceux-ci profitent de l’énergie captée dans les panneaux solaires pour voler les électrons du xénon, que le BepiColombo a stocké dans un réservoir, et ainsi générer la propulsion souhaitée.

Cependant, cette nouvelle propulsion est l’un des points de la mission où il est plus probable qu’il y ait une erreur, car les moteurs ont déjà causé des problèmes pendant la phase de test. En plus de cela, il y a les craintes habituelles que quelque chose ne se passe mal pendant le lancement à partir du port spatial et que le vaisseau spatial souffre d’erreurs dans les multiples étapes où il dépendra de dispositifs mécaniques. Par exemple, le BepiColombo devra déployer les panneaux solaires et les antennes après le décollage, et ses quatre modules (les deux sondes, le module de transfert et un écran protecteur) se sépareront lorsqu’il atteindra Mercure. “Tout dans cette mission est un point critique, plaisante Mauricio Casale.

Avantages technologiques

L’avantage d’une mission aussi complexe, c’est qu’elle permet de perfectionner la technologie. Comme l’explique María del Pilar Román Fernández, membre du Département du Retour Spatial et Technologique du Centre pour le Développement Technologique Industriel (CDTI), “BepiColombo a été un défi pour toutes les entreprises qui ont participé : il a fallu changer les designs, tester les matériaux et mettre au point de nouvelles technologies”.

Mais ce qui a été “une mission extrêmement compliquée et un véritable casse-tête”, selon Román Fernández, a également apporté “de nouvelles opportunités pour élargir le marché et ouvrir de nouvelles portes. Nombre de ces développements, dont l’histoire remonte à 20 ans, sont utilisés dans deux futures missions de l’ESA : l’orbiteur solaire (vers le Soleil) et le JUICE (vers Jupiter). D’autres projets servent à améliorer les antennes au sol et d’autres serviront à concevoir de nouveaux et meilleurs systèmes de propulsion pour les futurs voyages spatiaux.

BepiColombo, une mission avec une entreprise espagnole

En tant que membre de l’Agence spatiale européenne (ESA), l’Espagne a joué un rôle important dans BepiColombo. Par exemple, elle a contribué à hauteur de 8 % aux coûts de construction de la sonde (800 millions d’euros au total).

En outre, plusieurs entreprises espagnoles ont participé à son développement et à sa construction. SENER a contribué à la construction de l’antenne à gain élevé, qui permet de recevoir les commandes de la Terre (les télécommandes) et de télécharger les données scientifiques de la sonde. RYMSA a développé l’antenne à faible gain, Alter a testé des composants électroniques pour les antennes, Iberespacio a développé les caloducs (circuits de refroidissement situés sur des panneaux solaires et qui transportent la chaleur excédentaire vers un radiateur), et l’Université de Valence a également contribué à la conception de ces panneaux. Airbus et Casa Espacio ont développé des composants structurels pour les panneaux solaires et Crisa a participé à la conception des unités de contrôle et de puissance pour le système de propulsion ionique.

D’autre part, la réception des données envoyées par BepiColombo aura lieu à l’antenne de l’ESA située à Cebreros, Ávila, et le traitement des données sera centralisé à l’ESAC (à Madrid), où se trouve une équipe de 35 personnes impliquées dans BepiColombo.

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