Mars
2 - Aventure spatiale

   Mariner 4 emportait un télescope avec un miroir au béryllium d'une focale de 30 cm. Il était associé à une caméra de télévision qui avait une résolution de 200 points par lignes et 200 lignes par image. Une image de format carré comportait 40 000 pixels (200 x 200) sur 6 bits pour obtenir 64 teintes de gris permettant un rendu acceptable. Le champ est de 1,05° x 1,05°. Un filtre gris a été utilisé. Au total 240 000 informations par images doivent être stockées sur une bande magnétique de 100 m de long à la vitesse de 0,125 mm/s. En raison de la faible puissance de l'émetteur et de la distance séparant l'engin de la Terre soit 216.10⁶ km, la vitesse de transmission fut de 500 bits par seconde. L'équipement de télécommunications consiste en un double émetteur en bande S de 7 W et d'un simple récepteur qui ne pouvaient émettre ou recevoir les données, qu'au rythme de 8,33 à 33,33 bits/s, avec une antenne à grand gain et une autre à faible gain. 

     L'alimentation électrique a été fournie par 28 224 cellules photoélectriques réparties sur 4 panneaux de 176 cm X 90 cm. La puissance fournie était de 310 W au voisinage de la planète Mars. Un accumulateur de 1 200 W/h en Argent/Zinc fut utilisé pour la sauvegarde et les manoeuvres. 

      21 images furent enregistrées pendant le survol qui dura 26 mn. Le 15 juillet 1965 à 13h40 (heure française) les premiers signaux arrivent au JPL. A 14h débute la transmission de la première photo. Elle durera jusqu'à 22h30. Les images parviennent au rythme de 2 par jour. Le samedi 24 juillet 1965 à 17h30 (heure française)  les 21 images ont été transmises. La première photo fera le tour du monde. L'image ci-contre est la n° 10. Elle fut prise à 12 800 km d'altitude. Elle est centrée par 26,8 S et 167,1 W et elle montre la région de Memnonia Fossae. Le grand cratère à droite mesure 156 km de diamètre et fut baptisé Delnev. L'image couvre une zone de 251 km x 267 km.

    Mis à part la dégradation du compteur Geiger et de la sonde à plasma, la mission Mariner 4 fut un succès. Les images ont  montré une surface cratérisée comme la Lune, contrairement à ce que des estimations sur la topographie martienne laissaient espérer (on l'a appris plus tard que les images étaient focalisées sur une région géologiquement la plus ancienne de la planète). Les images ne couvraient que 1% de la surface et s'étendaient de 40^° S, 96^° W à 40^° N, 187^° W. Les mesures n'ont pas pu mettre en évidence la présence d'un champ magnétique. Un des grands résultats obtenus fut pour la première la modification du plan de vol au cours de la croisière pour tenir compte d'une expérience d'occultation radio. Pour la première fois, la pression atmosphérique au sol fut estimée entre 4,1 et 7 hP contre 1013 hP sur Terre. 

    Les 15 septembre et 10 décembre 1967 des impacts de météorites sont enregistrés. La mission de Mariner 4 s'acheva le 20 décembre 1967 où tout contact fut perdu. Mariner 4 avait été victime des poussières spatiales sur une orbite solaire 165,8.10⁶ km / 253,3.10⁶ km parcourue en 567,18 jours.

    Hélas l'orbite faisait  survoler les zones de hauts plateaux fortement cratérisés. Les images obtenues ont déçu les politiques et le public qui virent en la planète Mars une copie conforme de la Lune. D'un seul coup une bonne partie du charme s'envola. Plus d'eau, de paysages, de petits hommes verts et plus de crédits. En quelques heures, les rêves de l'humanité s'envolent. Les politiques ne voient plus l'intérêt de poursuivre l'aventure.

    Pourtant les scientifiques ne désarment pas. C'est ainsi que les sondes continuent de s'envoler au rythme des oppositions.  La sonde Mariner 5 (245 kg et 22,4 kg d'instruments) sera envoyée vers Vénus le 14 juin 1967. Elle passera le 19 octobre 1967 à 4 094 km et se trouva injectée sur une orbite solaire de 88,3.10⁶ km/ 98,3.10⁶ km parcourue en 194,63 jours. Le 24 février 1969 et  le 27 mars 1969, la Nasa envoie 2 sondes Mariner 6 et Mariner 7 très perfectionnées. Mariner 6 passa à 3 320 km le 31 juillet 1969 (juste 9 jours après Apollo 11), elle prit 76 images et Mariner 7 passa à 5 août 1969 à 3 518 km et prit 159 images. Elles avaient pour but d'étudier l'atmosphère, de nous faire découvrir le visage de la planète Mars et de relever des données pour étudier les possibilités de vie. Les images de qualité bien meilleure que celle de Mariner 4, donnent aux chercheurs la première occasion de voir le paysage martien et de découvrir que Mars est un monde géologiquement fabuleux. La découverte d'une activité géologique, avec des fractures et des volcans, laissent les scientifiques pantois. Ils étaient loin du paysage attendu, avant l'arrivée des sondes spatiales. Or, ces résultat sont ignorés de la presse et donc du grand public, trop captivés par les missions Apollo. Déjà 3 hommes préparent l'exploit de juillet. Mais le JPL était aussi sur la réserve par suite des résultats de Mariner 4 qui virent beaucoup de rêves anéantis.

    Les sondes Mariner 8 et 9 formaient la 3e et dernière paire des années 60. Elles étaient les premières sondes destinées à se mettre en orbite martienne. Elles marquent la transition entre l'étude éclair et l'étude permanente de la Planète Rouge. Construites à l'identique, leur masse est de 997,9 kg pour 63,1 kg d'instruments scientifiques dont une caméra sophistiquée. D'une hauteur de 2,28 m l'envergure est de 6,89 m (4 panneaux solaires de 2,15 x 0,90 m chacun). Mariner 8 fut lancée le 8 Mai 1971, mais une défaillance du 2e étage mit fin au suspense du lancement. La sonde s'abîme dans l'océan Atlantique, à 560 km au nord de Puerto Rico. Ce désastre précipita le départ de sa soeur jumelle, Mariner 9, le 30 mai 1971. 

   La sonde Mariner 10 (433 kg) décolla le 3 novembre 1973 de Cap Canaveral à destination de Mercure. La sonde américaine,  en utilisant la réaction de gravitation à proximité de Vénus, survola Mercure par 3 fois en 12 mois  1974/75 (1er survol le 29-3-74 à 756 km, 2ième le 21-9-74 à 48 069 km et enfin le 3ième à 327 km le 16-3-75 ). Elle recueillit 2 363 photos couvrant la moitié de la surface et dont la résolution varie de 100m à 5km; certains détails de 50 m furent visibles sur certaines images. La mission Mariner 10 requerra plus de corrections de trajectoire que n'importe quelle autre mission. Non seulement ce fut la première à utiliser la réaction de gravitation, mais elle fut aussi la première à utiliser les panneaux solaires pour se propulser. Les scientifiques jouèrent avec les panneaux comme avec des voiles pour assurer les corrections de trajectoire.

  Les soviétiques ont continué d'envoyer des sondes. Le 21 juillet 1973, ils lancent Mars 4. La mise en orbite échoue et Mars est survolé à 2 200 km le 10 février 1974. Le 25 juillet, c'est Mars 5 qui s'élance à la conquête de la Planète Rouge. La mise en orbite martienne s'effectue le 12 février 1974. Elle est décrite en 25 h et inclinée à 35° avec un périapse à 1 760 km et l'apoapse à  32 500 km. Ils essaient à nouveau, le 5 août 1973, avec Mars 6. L'atmosphère martienne est abordée le 12 mars 1974 par la capsule d'atterrissage. Elle devint muette peu de temps avant de toucher le sol, après avoir eu le temps de transmettre, entre autres, des données sur la température, la pression. Elle toucha le sol par 23,9° S et 19,5° W. Enfin, Mars 7, dont le lancement est survenu le 9 août 1973, va atteindre la planète Mars le 9 mars 1974. Hélas son moteur de manoeuvre refuse de fonctionner. La sonde passe à 1 300 km de Mars et se met en orbite solaire. 

   L'apothéose martienne sera atteinte par l'atterrissage des sondes américaines Viking 1 et Viking 2 en 1976.

2. Mariner 9

http://www.nasm.si.edu/research/ceps/etp/mars/marsimg/mariner9.jpg

   Le voyage se déroula sans histoire est la mise en orbite s'effectua le 14 novembre 1971. C'était le premier engin en orbite autour d'une planète autre que la Terre. Pour palier à l'absence de Mariner 8, un compromis installa Mariner 9 sur une orbite  1 292 x 17 810 km de 11,98 h (synchronisée avec les observations de l'antenne de Goldstone) inclinée à 64,28°. A l'arrivée de la sonde, c'était l'été dans l'hémisphère sud et une violente tempête de poussières régnait, enveloppant toute la planète et rendant la mission photographique impossible. Cette tempête fut d'ailleurs fatale aux 2 sondes soviétiques Mars 2 et Mars 3 qui transportaient un orbiter et un lander. Mars 2 prend son départ le 16 mai 1971. Après 3 corrections de trajectoire, une capsule, est larguée le 27 novembre, avec un système moteur lui permettant d'aborder l'atmosphère martienne, tandis que l'orbiter se plaçait sur une orbite décrite en 18 h à 1 380 km / 25 000 km, inclinée à 48°54' . La capsule se pose, muette. Les soviétiques diront que c'est un drapeau. Lancé le 28 mai, Mars 3 se satellise le 2 décembre après avoir largué une capsule active. Elle se pose par 158° W et 45° S dans la mer de Simoïs à 13h49mn05s TU et 90 s après son arrivée elle commence à émettre des signaux vidéo pendant 20 s vers l'orbiter, qui gravite sur une orbite elliptique décrite en 12 j à 6 320 km / 124 000 km, qui les renvoie vers la Terre à 2 reprises les 2 et 5 décembre.

   Les capsules furent larguées au coeur de la tempête. Les soviétiques n'ont pas pu reprogrammer les sondes en fonction du changement des conditions atmosphériques, ce que l'électronique américaine a pu faire. Quant aux 2 orbiters soviétiques, ils ne prirent que des images du sol au travers les nuages de poussières recouvrant Mars. Les nuages de poussières avaient 5 000 m d'épaisseur et la poussière avait la consistance du talc. Mariner 9 attendit patiemment la fin de la tempête pour entreprendre sa mission. A la fin de celle-ci, le 27 octobre 1972, elle avait pris 7 329 images en 698 orbites et 349 jours de mission. Elle restera environ une cinquantaine d'années sur son orbite. Elle pénétrera dans l'atmosphère martienne aux environs de 2022. Une incertitude existe car nous ne connaissons pas l'influence des perturbations des divers objets célestes.

    La mission commença au début janvier 1972, après la fin de la tempête. La totalité de la surface fut photographiée avec une résolution de 100 m et 1 km. La découverte du volcanisme et surtout de la grande faille furent une agréable surprise et l'enthousiasme fut à son comble au fur et à mesure de l'arrivée des images des volcans, des failles et des calottes polaires. Une puissante force intérieure, qui avait été insoupçonnée, a provoqué la grande fracture qui fut baptisée la Vallée de Mariner " Valles Marineris ". La géologie était plus variée que le laisser supposer les images de Mariner 4.  Surtout, la différence des hémisphère australe et boréale fut une véritable révélation. Et la surprise fut totale lorsque certaines images faisaient penser à des rivières ou des fleuves. Des études de l'atmosphère  complétèrent celles des 3 missions précédentes. De plus des vues rapprochées des satellites Phobos et Deimos anéantirent à tout jamais la nature artificielle de ces objets. Pour la première fois nous voyions des objets de forme patatoïde. A la fin de la mission la totalité de la planète Mars avait été photographiée.

    La propulsion était assurée par des moteurs suspendus capable de fournir 1,34kN de poussée et de subir 5 ré-allumages. Le carburant était constitué de monométhyle d'hydrazine et de tétroxyde d'azote. Deux ensembles de contrôle d'attitude 6 axes à jets d'azote étaient montés aux extrémités des panneaux solaires. Le contrôle du positionnement dans l'espace était assuré par un senseur solaire et un senseur stellaire fixant l'étoile Canopus (voir §7) et une unité de référence inertielle composée d'un gyroscope et d'un accéléromètre. La commande thermique passive a été réalisée par l'utilisation des auvents sur les 8 côtés du châssis et des résistances thermiques.

   Le cerveau était constitué d'un ordinateur central équipée d'une mémoire de 512 mots. Le système de commande a été programmé avec 86 commandes directes, 4 commandes quantitatives et 5 commandes de contrôle. Des données ont été stockées sur un magnétophone à bandes. La bande de 168 m, à 8 pistes, peut stocker 180 Mbits au rythme de 132 kbits/s. La lecture peut être faite à la cadence de 16, 8, 4, 2 et 1 kbits/s sur 2 pistes en même temps. Les transmissions furent exécutées à l'aide de 2 émetteurs en bande S de 10 W et 20 W et d'un simple récepteur avec l'antenne parabolique à grand gain, l'antenne cornet de gain intermédiaire ou l'antenne omnidirectionnelle à faible gain.