MAVEN (sonde spatiale)

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Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN
MAVEN

Vue d'artiste de la sonde spatiale MAVEN

Caractéristiques
Organisation	NASA
Domaine	Étude atmosphère Mars
Statut	en développement
Masse	2550 kg (1547 kg ergols)
Lancement	Novembre 2013
Lanceur	Atlas V 401
Périapside	150 km
Période	4,5 heures
Inclinaison	75°

Informations générales
Programme	Mars Scout

Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN ou MAVEN est une sonde spatiale d'exploration de la planète Mars développée dans le cadre du programme Mars Scout de l'agence spatiale américaine de la NASA. Son objectif est de déterminer quels sont 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. Le lancement de la sonde est planifié pour fin 2013.

Sommaire

1 Contexte
2 Objectifs de la mission
3 Déroulement de la mission
4 Caractéristiques de la sonde
5 Historique et avancement du projet
6 Références
- 6.1 Sources
7 Voir aussi
- 7.1 Articles connexes
- 7.2 Liens externes

Contexte

Article détaillé : Atmosphère de Mars.

Mars perd lentement son atmosphère qui s'échappe dans l'espace. Par le passé Mars a eu une atmosphère dense et était suffisamment chaude pour que de l'eau circule à sa surface sous forme liquide. Mais depuis plusieurs milliards d'années celle-ci s'est échappée et la surface de Mars s'est refroidie et asséchée tandis que le rayonnement ultraviolet, qui n'est plus filtré par l'atmosphère, a stérilisé son sol. Il est probable que le vent solaire est à l'origine de cette quasi disparition. Celui-ci est constitué de particules chargées électriquement émises par le Soleil qui bombardent constamment les planètes du système solaire. Sur la planète Terre, le champ magnétique est suffisamment puissant pour repousser l'essentiel des ions et des électrons. Mais Mars a perdu son champ magnétique il y a plusieurs milliards d'années^[1].

Plusieurs mécanismes peuvent être simultanément à l'origine de la fuite de l'atmosphère martienne. Le rayonnement ultraviolet et le vent solaire transforment les atomes et les molécules de la haute atmosphère martienne, à l'origine électriquement neutres, en particules chargées (ions). Le champ électrique généré par le vent solaire peut alors agir sur celles-ci et les chasser dans l'espace. Le vent solaire peut également réchauffer les molécules de la haute atmosphère qui échappent alors à la gravité martienne. Le sol de Mars a conservé les traces d'impact d'énormes astéroïdes qui ont créé près de 20 cratères de plus de 1 000 km de diamètre. Le choc aurait pu chasser une grande partie de l'atmosphère martienne. Mais des éruptions volcaniques ont eu lieu par la suite et auraient du reconstituer l'atmosphère. La disparition de celle-ci résulte peut-être de la combinaison de tous ces mécanismes^[1].

Les instruments des sondes spatiales Mars Global Surveyor et Mars Express ont permis de vérifier que des ions des couches supérieures de l'atmosphère martienne s'échappaient en continu dans l'espace. MAVEN a pour mission d'évaluer le rôle des différents mécanismes déjà identifiés et, éventuellement, d'en détecter de nouveaux. Il doit mesurer le taux de perte sur une année et l'incidence des variations de l'activité solaire sur ce taux. La mesure du ratio deutérium sur hydrogène doit permettre d'évaluer la quantité d'hydrogène perdu par Mars depuis sa création : le deutérium est un isotope lourd de l'hydrogène qui s'échappe donc plus difficilement de l'atmosphère martienne. Les mécanismes à l'œuvre ont modifié ce ratio par rapport à la proportion d'origine établie à partir de mesures effectuées sur les comètes et astéroïdes qui sont le reflet de la composition originelle du système solaire^[1].

Objectifs de la mission

La sonde Maven doit remplir quatre objectifs^[2] :

Mesurer l'incidence de la perte des composés volatils de l'atmosphère martienne (dioxyde de carbone, dioxyde d'azote, eau, ...) sur l'histoire de Mars, de son climat, de la présence de l'eau,
Déterminer les caractéristiques actuelles de la couche atmosphérique supérieure de Mars, de l'ionosphère et les interactions avec le vent solaire,
Évaluer la vitesse d'échappement actuelle des gaz non ionisés et des ions dans l'espace et les processus qui en sont responsables,
Déterminer la proportion d'isotopes stables dans l'atmosphère martienne.

Déroulement de la mission

Maven doit être lancée durant une fenêtre de lancement qui s'ouvre le 18 novembre 2013 et se referme le 7 décembre 2013. Le lanceur est une fusée Atlas 5 401. Après un transit entre la Terre et Mars de 10 mois, la sonde doit à l'approche de Mars freiner de 1 233 m/s. La durée de la mission est d'une année terrestre et pourra être allongée à une année martienne (668 jours terrestres). La sonde doit se placer sur une orbite de 150 km avec une inclinaison de 75° et une période de révolution de 4,5 heures. Au cours de sa mission, la sonde effectuera 5 plongées de 5 jours dans l'atmosphère martienne en abaissant son altitude à 125 km^[2]^,^[3].

Caractéristiques de la sonde

Maven est un orbiteur qui reprend certaines caractéristiques de la sonde spatiale Mars Reconnaissance Orbiter. Les panneaux solaires constitués de 4 panneaux solaires ont des extrémités cambrées pour mieux résister aux plongées dans l'atmosphère martienne au programme de la mission. Les panneaux peuvent fournir jusqu'à 1 231 Watts d'énergie qui est stockée dans 2 batteries Lithium Ion de 55 Ampères-heures. Les données sont transmises aux stations au sol à l'aide d'une antenne parabolique grand gain fixe de 2 mètres de diamètre permettant un débit de 418 kilobits par seconde. Ses moteurs-fusée monoergol consomment de l'hydrazine (capacité d'emport 1 640 kg) et fournissent un delta-v de 2 029 m/s. Les caractéristiques de MAVEN sont compatibles avec un lancement par Atlas V et Delta IV^[2]^,^[3].

La sonde emporte huit instruments scientifiques dont trois (IUVS, STATIC et NGIMS) sont placés sur une plateforme orientable déployée après l'insertion en orbite autour de Mars^[4]^,^[3] :

Neutral Gas and Ion Mass Spectrometer (NGIMS) est un spectromètre de masse qui doit permettre d'étudier les gaz neutres et les ions.
Imaging Ultraviolet Spectrometer (IUVS) est spectromètre imageur ultraviolet

Les six instruments suivants forment l'Instrumental Particle and Field Package (PFP), destinés à étudier le plasma :

Magnetometer (MAG), est un magnétomètre
Solar Wind Electron Analyzer (SWEA) est un analyseur d'électrons du vent solaire dont le développement est assuré essentiellement par le laboratoire français Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP, ex-CESR),
Solar Wind Ion Analyzer (SWIA) est un analyseur d'ions du vent solaire
Solar Energetic Particles (SEP) est un instrument de mesure des particules énergétiques solaires
SupraThermal And Thermal Ion Composition (STATIC) analyse la composition des ions thermiques et suprathermiques
Langmuir Probe and Waves antenna (LPW) regroupe une sonde de Langmuir et des antennes de mesures des ondes

Techniciens de la NASA travaillant sur la sonde MAVEN.

Historique et avancement du projet

Le projet de 485 millions $ est sélectionné par la NASA le 15 septembre 2008 parmi 20 autres propositions de mission qui avaient été établies en réponse un appel à candidatures lancé en août 2006. La mission scientifique est placée sous la responsabilité du Laboratory for Atmospheric and Space Physics de l'Université du Colorado à Boulder. Le projet est mené par le Centre spatial Goddard de la NASA et la fabrication de la sonde spatiale est confiée à l'établissement de Lockheed Martin situé à Littleton dans l'état du Colorado^[5]. Le 5 octobre 2010 une revue du projet effectuée par la NASA et le constructeur de la sonde spatiale permet de vérifier que le projet se déroule conformément au planning et au cahier des charges^[6]. L'assemblage de Maven s'achève début 2013 et la sonde débute à Denver la batterie de tests destinés à vérifier son comportement durant le lancement et dans l'espace : tests thermique, de vibration de compatibilité électromagnétique et magnétique etc, ^[7]...

Références

↑ ^{a, b et c} (en) MAVEN Mission to Investigate How Sun Steals Martian Atmosphere, NASA, 10 mai 2010
↑ ^{a, b et c} (en) MAVEN : facts sheet, Université du Colorado. Consulté le 26 novembre 2010
↑ ^{a, b et c} (en) Chris Waters, « MAVEN : Mission Spacecraft and Operations Overview MAVEN Science Community Workshop December 2, 2012 », LASP, 2 décembre 2012
↑ MAVEN : principales étapes du projet, CNES, 12 novembre 2010. Consulté le 26 novembre 2010
↑ (en) NASA Selects 'MAVEN' Mission to Study Mars Atmosphere, NASA, 15 septembre 2008
↑ (en) « Lockheed Martin NASA’s MAVEN Mission To Mars Passes » ^{(Archive • Wikiwix • Que faire ?)}. Consulté le 2013-04-13
↑ (en) NASA's MAVEN Mission Completes Assembly, Begins Environmental Testing, NASA, 8 février 2013

Sources

Document présentant la mission (fev 2012)

Voir aussi

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