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Après un voyage d'environ 500 millions de km, entamé en août 2005,
la sonde de la NASA s'est placée en orbite autour de la planète
Mars avec succès, le 10 mars 2006.
Bien que MRO tourne autour de Mars, c'est seulement à partir de
novembre 2006 que débutera son activité opérationnelle pour une
période d'au moins 2 ans, 8 mois après son insertion orbitale. Ce
laps de temps sera utilisé par la NASA pour insérer la sonde sur
une orbite pratiquement circulaire de 320 km par 255 km. Il s'agit
de l'orbite opérationnelle la plus basse jamais décrite par une
sonde.
Ce profil de mission est rendu possible par les 70% d'économie de
carburant rendus possibles en adoptant une trajectoire d'aérofreinage
pour rejoindre l'orbite définitive au lieu d'une insertion directe.
Explications
Lorsqu'une sonde arrive aux environs de Mars, si sa vitesse est
trop importante, la planète ne peut pas la capturer de sorte que
l'engin spatial est contraint d'effectuer une première manœuvre
orbitale qui lui permet de se satelliser autour de la planète. Cependant,
il s'agit généralement d'une orbite très elliptique où la sonde
passe au plus près de la planète à quelque centaine de km de la
surface et s'en éloigne de plusieurs milliers. Ce genre d'orbite
est peu propice pour les missions planétaires.
Il faut donc proc éder
a une nouvelle série de manœuvres destinées à rendre l'orbite circulaire.
Cela se fait en freinant le satellite lors de son passage au périapse
de façon à abaisser l'apoapse. On le fait généralement en utilisant
le système de propulsion du satellite et cela coûte une masse importante
de propergols. Mais, depuis quelque temps, les américains ont mis
au point une méthode plus astucieuse : on s'arrange pour placer
le périapse dans les couches supérieures de l'atmosphère martienne
et à chaque passage, la traînée aérodynamique ralentit le satellite
et abaisse l'apoapse. Evidemment, ça ne marche pas pour la Lune
ou Mercure car ces objets n'ont pas d'atmosphère.
Pour atteindre une orbite de 500 x 500 km, il faut compter de 5
à 7 mois de manœuvres. L'avantage est qu'on ne consomme que très
peu d'ergols, juste un petit peu pour maintenir le périapse aux
environs de 100-120 km pour ne pas avoir un freinage trop brutal.
en 1997 avait endommagé un générateur solaire
en chou-fleur suite à une sous-estimation de la densité atmosphérique.
L'opération est en effet assez délicate et il faut avoir une très
bonne connaissance de la densité atmosphérique autour de Mars (cette
densité atmosphérique varie fortement avec la saison et entre la
face éclairée et la face nocturne de la planète). De plus, si au
début de cette phase, l'orbite est parcourue en 2 à 4 jours, laissant
aux équipes au sol le loisir d'évaluer le freinage obtenu et les
corrections éventuelles à apporter, l'orbite finale a une période
de 90 minutes environ, or le temps nécessaire à un aller et retour
du signal radio entre la Terre et le satellite peut atteindre 25-30
mn.
C'est la NASA qui a utilisé l'aérofreinage pour la première fois
avec la sonde vénusienne
en 1990. Devant le succès de l'opération, il a été décidé de tenter
la même manœuvre avec Mars Global Surveyor en 1997 .en raison de
la faible densité de l'atmosphère martienne, les panneaux solaires
de la sonde ont été utilisés comme aérofreins. Toutefois, la pression
dynamique étant un peu plus forte que prévu de sorte qu'un des panneaux
a été tordu, mais pas au point de compromettre la mission de MGS.
Signalons que dans le cas de , la première mission martienne de l'Agence spatiale
européenne, la technique de l'aérofreinage n'a pas été utilisée,
considérée comme trop risquée pour abaisser l'orbite de la sonde
à 12.000 km environ. Pour les futures missions de l'ESA, en particulier
ExoMars, la question se pose sur le choix de cette phase de la mission.
D'une part les gains de masse de propergols sont significatifs même
si le prix à payer est de plusieurs mois d'opérations supplémentaires.
Et d'autre part, nos connaissances de l'atmosphère martienne se
sont considérablement améliorées depuis l'épopée MGS. Maintenant,
on sait qu'il faut renforcer les charnières des panneaux des générateurs
solaires. On pourrait également affiner la stratégie de freinage
en orientant les panneaux dans le lit du vent lorsque les efforts
deviennent trop importants.
© flashespace & R. Rouméas (ESTEC
- ESA)
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