L'exploration de Mars.

De laborieux commencements

Le premier lancement à destination de Mars a eu lieu le 10 octobre 1960. Il s'agissait de la sonde soviétique Marsnik 1. Elle n'a pas atteint l'orbite terrestre. Et il en sera de même pour Marsnik 2, lancée 5 jours plus tard, pour Spoutnik 22, lancée le 22 octobre 1962, qui se détruit avant d'avoir quitté l'atmosphère, et encore pour Spoutnik 24, lancée le 24 novembre. Spoutnik 23 (Mars 1), lancée quelques jours plus tôt, le 1^er novembre, réussira cependant à parcourir une centaine de millions de kilomètres en direction de Mars, avant que le contact radio ne soit perdu. Conformément à la durée de la révolution synodique de Mars, il faut ensuite attendre deux ans, pour qu'une nouvelle fenêtre favorable aux lancements se présente. La sonde Zond 2 est ainsi envoyée vers Mars le 3 novembre 1964, avec pour objectif un atterrissage. Mais l'engin est perdu à mi parcours.

Côté américain, le premier tir a aussi été un échec, dès les premières phases du décollage. C'était celui de la sonde Mariner 3, lancée le 5 novembre 1964. Mariner 4, lancé le 28 novembre suivant, réussit cependant beaucoup mieux. La sonde s'approchera ainsi e 14 juillet 1965, à moins de 10 000 km de la surface de Mars, et parviendra à transmettre des images de la planète. La composition de son atmosphère de Mars également précisée.
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Une des premières images prises par Mariner 4
de la surface martienne. Source : JPL / Nasa.

A l'occasion de la fenêtre de lancement suivante, la Nasa lance les sondes Mariner 6 (le 25 février 1969), et sa soeur jumelle Mariner 7 (le 27 mars). La première atteint Mars le 31 juillet, et s'approche à moins de 3500 km. Elle transmettra de 75 images. La seconde arrive à destination le 5 août, et transmet 126 images transmises. La calotte sud de Mars apparaît à cette occasion composée de dioxyde de carbone. Au même moment, les Soviétiques connaissent de nouveaux échecs : celui de Mars 1969A (le 27 mars), et celui de Mars 1969B (le 2 avril), qui ne dépassent pas la phase de lancement.

Encore deux ans à attendre. Mais les résultats du programme d'exploration restent toujours aussi aléatoires... En Amérique, on assiste ainsi d'abord à l'échec au lancement de Mariner 8, le 8 mai 1971. Puis, au succès de Mariner 9, lancée le 30 mai. Ce sera la première sonde à se satelliser autour d'une autre planète. Plus de 7000 photographies sont transmises, et parmi elles les premières images de Phobos et Deimos. Mais la sonde a joué de malchance : une tempête de sable géante, ayant masqué la plus grande partie de la surface de Mars, au cours de la période de fonctionnement de la sonde. Seul le sommet de quelques hauts volcans, dépassant des nuages ont pu être réellement observés.

En Union soviétique, la situation va s'améliorer un peu en 1971. Mais ici encore, le premier essai est un échec : 10 mai, Kosmos 419 retombe dans l'atmosphère après avoir seulement réussi à atteindre l'espace. Le 19 mai, Mars 2 est lancée pour arriver enfin le 27 novembre à proximité de Mars. Un atterriseur est envoyé sur la planète. Il s'écrase, mais l'orbiteur reste fonctionne encore quelques heures et permet de transmettre les premières données. Le 28 mai c'est au tour de Mars 3, sonde jumelle de la précédente de partir vers la planète rouge. Mars 3 parvient à poser une atterrisseur le 2 décembre, mais qui ne parvient pas à transmettre de données utilisables. Au total, Mars 2 et Mars 3 auront tout de même retourné une soixantaines d'images depuis l'orbite. Des températures inférieures à -100°C auront également été mesurées au cours de leur mission.

Lors de l'opportunité de tir de 1973, le programme soviétique se poursuit avec le lancement le 21 juillet 1973, de Mars 4, qui parvient à survoler la planète, mais rate sa satellisation. Le 25 juillet, c'est le tour de Mars 5 d'être lancée. Celle-ci réussira à se placer en orbite martienne, le 12 février 1974. Elle prendra quelques dizaines d'images avant de tomber en panne. Le 5 août 1973, puis le 9 août, c'est au tour de Mars 6 et de Mars 7, respectivement, d'être envoyées vers Mars. La première atteindra la planète le 12 mars de l'année suivante, descendra dans l'atmosphère et transmettra quelques données avant de tomber en panne. Quant à la seconde, elle manquera la planète de quelques centaines de kilomètres. Un dernier échec, qui marque pour l'Union soviétique le début d'une pause de treize ans dans l'exploration de cette planète.

La nouvelle donne martienne

Le premier grand succès de l'exploration martienne est celui des deux sondes Viking lancées en 1975 par la Nasa. Viking 1 est lancé le 20 août, Viking 2, engin jumeau du précédent, est lancé le 9 septembre. Ces sondes sont composées de deux modules : l'un sera un orbiteur, l'autre un atterrisseur. Viking 1 arrive en orbite martienne le 19 juin 1976, et sont module d'atterrissage se pose le 20 juillet dans la région de Chryse Planitia. Il y analysera les conditions atmosphériques, ainsi que des échantillons de sol. De nombreuses images sont également transmises. Viking 2 atteint pour sa part l'orbite martienne le 7 août 1976. Et, le 3 septembre, l'atterriseur se détache du module principal et se pose dans la région d'Utopia Planitia. Sa mission au sol est similaire à celle de Viking 1. Au total plus de 50 000 clichés auront été pris par les deux atterrisseurs et les orbiteurs.
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Première image en couleur du sol martien prise par Viking 1.
Source : JPL / Nasa.

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Après le succès du programme Viking, les États-Unis abandonnent à leur tour pour quelque temps l'étude in situ de Mars. Et ce sera finalement les lancements des sondes soviétiques Phobos 1 (le 7 juillet 1988) et Phobos 2 (le 12 juillet de la même année) qui marqueront un renouveau des programmes martiens. Phobos 1 doit sur voler Mars, Phobos 2 larguer deux atterriseurs sur Phobos. Malheureusement, le 2 septembre 1988, Phobos 1 est désactivé par erreur. Phobos 2 atteindra l'orbite martienne le 29 janvier 1989, et des données commenceront à être transmises; mais le 27 mars, au moment où l'engin frôle Phobos, le contact est perdu avec l'engin.

L'alternance des succès et des échecs se poursuit maintenant avec les sondes envoyées par la nasa. Cela commence avec la sonde Mars Observer, lancée par la Nasa le 25 septembre 1992, et avec laquelle le contact est perdu le 21 août 1993, alors qu'elle arrivait a proximité de Mars. Cela se continue avec les lancements de Mars Global Surveyor et de Mars Pathfinder, dont les missions seront, elles, des réussites. Mars Global surveyor a été lancée le 7 novembre 1996 en direction de Mars. Arrivée à destination le 12 septembre 1997, la sonde ne commencera son travail proprement scientifique (une cartographie de la planète) qu'à partir de mars 1999. Quant à la sonde Mars Pathfinder, c'est un atterrisseur, lancé par la Nasa le 4 décembre 1996, et qui emporte un véhicule autonome, le rover Sojourner. Arrivée à destination le 4 juillet 1997, la sonde déploiera deux jours plus tard Sojourner, qui commence son exploration autour du site d'atterrissage. Des données seront transmises jusqu'au 27 septembre.

Le rover Sojourner de la mission Mars Pathfinder. Source : JPL / Nasa. -

Mais la comédie des erreurs qui gangrène les programmes d'exploration martienne depuis ses commencements n'est toujours pas terminée. Le 16 novembre 1996, la Russie lance Mars 96, sonde qui comporte un orbiteur et un atterrisseur, et deux pénétrateurs : c'est un échec après le lancement. Le 3 juillet 1998, la sonde Nozomi (ou Planet B) est lancée depuis le Japon : des difficultés à atteindre la trajectoire prévue retardera d'abord son arrivé à proximité de Mars, puis conduiront finalement à l'abandon de la mission, fin 2003. la dernière manoeuvre la concernant aura été l'évitement de Mars pour empêcher toute contamination due à un impact. Le 11 décembre 1998, Mars Climate Orbiter est lancée par la Nasa : la sonde est perdue dès son arrivée en orbite martienne, le 23 septembre de l'année suivante, après une erreur de navigation. Enfin, le 3 janvier 1999, c'est au tour de Mars Polar Lander d'être lancé par la Nasa. Elle doit se poser sur la calotte sud de Mars, et deux pénétrateurs sont également emportés. Mais la sonde qui arrive à destination le 3 décembre, choisit ce moment là pour cesser d'émettre...

La calotte polaire australe, photographiée par MGS. Source : JPL / Nasa.

Reull Vallis (à l'est du bassin Hellas), photographié par Mars Express. Source : ESA.

Les derniers programmes en date sont ceux des sondes Mars Odyssey, Mars Express et Mars Exploration Rovers. Mars Odyssey, lancée par la Nasa le 7 avril 2001, et qui est arrivée en orbite martienne le 24 octobre suivant pour y exécuter, comme les orbiteurs de Viking et de Mars Global Surveyor, un travail de cartographie globale. Quant à Mars Express, c'est une sonde lancée le 2 juin 2003 par l'agence spatiale européenne (ESA), nouveau venu dans l'exploration de Mars. La mission comportait un orbiteur, qui est parvenu à se placer comme prévu en orbite martienne le 25 décembre 2003, et un atterrisseur nommé Beagle 2 (en référence au Beagle, qui était le navire à bord duquel Fitz-Roy et Darwin firent leur tour du monde), avec lequel le contact radio a été perdu lors de sa descente vers la surface martienne.

Mieux réussi a été, le 3 janvier 2004, l'atterrissage dans le cratère Gusev du rover Spirit appartenant à la mission Mars Exploration Rover (lancements les 10 juin et 7 juillet), qui comporte également une seconde sonde, dont le rover se nomme Opportunity, et qui s'est posé - lui aussi sans encombres - le 25 janvier, dans la région de Méridiani Planum. En mars, les analyses d'une roche grâce au robot de la sonde Opportunity ont confirmé l'existence passée d'eau à l'état liquide à la surface de Mars. Mais en 2006, après la défaillance de l'une de ses roues, Spirit s'est retrouvé coincé dans le sable; il a été contraint de fonctionner désormais comme une station fixe.

Paysage du site d'atterrissage de Spirit. Source : JPL / MER.

En 2008, Phoenix (dont le nom vient de ce qu'il a été construit à partir de pièces détachées d'une précédente mission martienne qui avait échoué) a atterri près du bord de la calotte polaire, à 68° de latitude Nord, et a directement mesuré la glace d'eau dans le sol.

En 2011, la NASA a lanc, avec Curiositu,sa plus grande (et sa plus chère) mission sur Mars depuis Viking. Le rover Curiosity d'une tonne, de la taille d'une petite voiture est équipé de générateurs électriques au plutonium, de sorte qu'il ne dépend pas de la lumière du soleil pour son alimentation. Curiosity a fait un atterrissage précis sur le fond du cratère Gale, un site sélectionné pour sa géologie complexe et la preuve qu'il avait été submergé par l'eau dans le passé. Auparavant, les atterrisseurs martiens étaient envoyés sur des terrains plats avec peu de dangers, comme l'exigeait leur faible précision de ciblage. Les objectifs scientifiques de Curiosity concernent des études sur le climat et la géologie, ainsi que l'évaluation de l'habitabilité des environnements passés et présents de Mars.