En août, Mars, la planète rouge, nous frôlera à 56 millions de kilomètres. Jamais elle n'aura été aussi proche de notre Terre depuis plus de 75.000 ans. En 2003, l'Euro Space Center de Transinne consacre une exposition exceptionnelle dédiée à la planète rouge, sur sa formation, ses missions et le futur de son exploration. Jamais l'arrivée de l'homme sur Mars n'a, elle aussi, été aussi proche… tout comme l'occasion de s'en approcher en plein cœur des Ardennes.

La planète Mars fascine l'être humain, son voisin, depuis bien longtemps. De sa couleur rouge à ses petits hommes verts, notre imaginaire a toujours vagabondé, nous poussant à repousser nos limites. De nombreux savants l'ont observée, des sondes et des satellites ont été lancés, cette année plus que jamais. La fin de l'année 2003 et le début 2004 seront une véritable période d'invasion de Mars avec pas moins de six projets internationaux. Et l'Europe ne sera pas étrangère à ces projets.

L'ESA, voisine de l'Euro Space Center, a profité de la proximité de la planète rouge pour lancer la mission " Mars Express ". Elle se compose d'un orbiteur (le satellite) et d'un atterrisseur, la sonde Beagle 2 qui se posera sur le sol martien pour y effectuer des prélèvements destinés à mieux connaître encore les caractéristiques de cette planète dont tout porte à croire que l'homme pourrait y vivre dans un avenir proche. L'objectif est de trouver de l'eau sous la surface et d'anciennes traces de vie qui aideraient à mieux comprendre la nôtre… ou de nouvelles traces de vie ? Des instruments de haute précision sont embarqués à bord de l'orbiteur : caméra 3D, radar capable de pénétrer le sol pour en dresser une carte 3D, instruments de mesure de la circulation atmosphérique… A noter que le voyage jusqu'à la planète rouge, distante tout de même de 400 millions de kilomètres durera pas moins de six mois. L'arrivée est donc prévue en décembre.

C'est à cause de sa couleur rouge que Mars a de tous temps été associée au sang, à la mort et à la guerre. Les Egyptiens l'avaient baptisée " Har décher " et les Babyloniens " Nergal ", l'étoile de mort. Les Grecs et les Romains ne faillirent pas à cette réputation en associant la planète à leur dieu de la guerre respectif. Dès 1515, Copernic décrit le mouvement des planètes, dont Mars, autour du soleil. En 1609, Kepler décrit l'orbite de Mars et Galilée l'observe grâce à une lunette astronomique. Puis tout s'enchaîne, de Mars, les uns observent la rotation, les pôles et l'inclinaison, les satellites Phobos et Deimos, les autres décrivent les canaux, la vie possible, les invasions imaginables, les anciennes civilisations, la colonisation… Puis les Russes lancent leurs premiers Marsnik et Spoutnik au début des années soixante. Les Américains embrayent avec leurs Mariner… Le cinéma s'empare lui aussi de la planète avec Kubrick (2001, l'odyssée de l'espace), Lucas (La guerre des étoiles), Hyams (Capricorne 1), Burton (Mars Attacks), de Palma (Mission to Mars)… Les internautes se passionnent pour la planète rouge, le site www.nirgal.net en constitue l'un des exemples les complets, et une belle occasion de se renseigner sur Mars avant de prendre la direction de l'Euro Space Center pour vivre une autre dimension de l'espace.

Car plus que jamais, l'Euro Space Center se révèle un passage obligé pour vivre quelques heures la tête dans les étoiles… et, jusqu'au 4 janvier 2004, plus près que jamais de Mars, notre planète voisine directe. L'exposition vous fera découvrir la formation de Mars et de la Terre depuis le télescope Hubble, les missions passées, la mission " Mars Express " avec la maquette de la sonde " Beagle " grandeur nature, la géologie de cette planète aux régions très " cratérisées " et caractérisées, son atmosphère dont plusieurs paramètres la font ressembler à la terre, sa météorologie et ses trois cycles (CO2, poussière et eau)… Vous saurez tout sur le futur de l'exploitation martienne et la préparation des vols interplanétaires qui permettront l'arrivée de l'homme sur Mars… Un petit pas pour celui qui y posera le pied, et un autre grand pour toute l'humanité !

E U R O  S P A C E  C E N T E R

1, rue Devant les Hêtres - B - 6890 Transinne
Autoroute E411 Bruxelles-Luxembourg, sortie 24
Tél. : 32 61 65 64 65 - Fax : 32 61 65 64 61
E-mail : info@eurospacecenter.be

Quelques vues de l'exposition ...

2 juin 2003 … Cosmodrôme de Baïkonour (Kazaksthan), l'Europe relève le défi de la conquête de la planète Mars. A bord d'une fusée Soyouz/Fregat, la sonde Mars Express et son atterrisseur Beagle 2 s'envolent pour un voyage de 6 mois qui devraient les amener en vue de la planète rouge pour la Noël 2003. Cette mission permettra à l'Europe d'apporter sa contribution à l'étude de notre voisine. Les différents instruments à bord donneront de nouvelles informations sur sa structure, sa géologie et son atmosphère. Ils devraient également apporter de nouvelles preuves de la présence d'eau sous la surface martienne. La mission scientifique est conçue pour durer au moins une année martienne (687 jours terrestres). L'orbiteur servira également de relais pour les prochains atterrisseurs internationaux (japonais avec la mission Nozomi et américains avec les deux Mars Exploration Rovers).

Objectifs
Les instruments scientifiques à bord de Mars Express ont été élaborés par de nombreux instituts de recherche européens. On se souviendra de l'échec de la mission soviétique Mars 96 qui emportait des expériences européennes. Elle n'a jamais pu quitter l'orbite terrestre et s'est écrasée dans l'océan Pacifique quelques heures après son lancement. Mars ne se laisse pas apprivoiser si facilement. Sur les 7 instruments principaux de Mars Express, 5 avaient été initialement développés pour la mission Mars 96, et trouvent ici une chance de repartir vers Mars sous une version améliorée.

Il devront en particulier :

• Obtenir des vues en trois dimensions permettant de mieux connaître la surface, la géologie et la minéralogie de la planète.
• Déterminer plus précisément la structure du sous-sol martien pour y déceler en particulier des poches d'eau ou de glace.
• Obtenir plus d'informations sur la composition et la circulation atmosphérique afin d'établir un modèle précis du climat.
• Étudier l'interaction entre l'atmosphère, le vent solaire et le milieu interplanétaire.
  Lancement

Pour arriver le plus rapidement possible en utilisant un minimum de carburant, Mars Express devra profiter au maximum de la position optimale de la Terre par rapport à Mars, début juin 2003.

L'année 2003 sera une année particulièrement propice pour le lancement d'une sonde spatiale. En août 2003, Mars passera à moins de 56 millions de kilomètres de la Terre, une situation qui ne se répète que tous les 17 ans environ. Mars Express mettra seulement six mois pour atteindre la planète rouge, un véritable record !

Juste après le lancement, la sonde sera d'abord placée sur une orbite circulaire de parking à 200 km d'altitude. Quelques heures plus tard, le moteur de l'étage Fregat sera mis à feu de façon à injecter la sonde sur une trajectoire martienne. Les panneaux solaires , qui étaient repliés contre la plateforme de la sonde au moment du lancement, se déploieront sous la surveillance d'une petite caméra (ils sont destinés à fournir une puissance minimale de 650W). Mars Express enverra alors des données de télémétrie au sol pour informer les ingénieurs du bon état de fonctionnement de ses systèmes.

Phase de croisière
Une fois passé le moment délicat du lancement, la sonde commence son long périple de 6 mois …
Elle restera cependant sous surveillance puisque des signaux radio seront émis depuis la Terre par les stations au sol en Australie et à Kourou en Guyane. On calculera le temps mis par ceux-ci pour aller vers Mars Express et revenir vers la Terre, la sonde recevra alors l'ordre d'exécuter sa première correction de trajectoire … Les instruments scientifiques subiront également quelques vérifications de bonne marche avant d'être désactivés pour le long voyage.

Séparation de Beagle 2
Après 5 mois de voyage, les opérations conduisant au largage de l'atterrisseur Beagle 2 commencent. Les moteurs d'appoint seront mis à feu pour placer Mars Express sur une trajectoire de collision avec Mars, qui permettra à Beagle 2 de se diriger vers son site d'atterrissage Isidis Planitia (l'atterrisseur ne possède effectivement pas de système de propulsion propre). La séparation aura lieu au dernier moment (soit cinq jours avant l'insertion en orbite de Mars Express), histoire d'obtenir le maximum de précision dans le "lancé". Le largage de Beagle 2 sera suivi grâce à une petite caméra, qui, espérons le, retransmettra ce moment historique en direct.
Immédiatement après l'éjection de l'atterrisseur britannique, Mars Express allumera pour la première fois son moteur principal pour modifier sa trajectoire et éviter une collision fatale avec Mars (qui sinon serait inévitable, étant donné que Mars Express s'est volontairement placée sur une trajectoire de collision pour permettre à son atterrisseur de rejoindre la surface de Mars). La nouvelle trajectoire autorisera la capture de l'orbiteur par le champ gravitationnel martien.

Insertion en orbite martienne
Mars Express va débouler dans la banlieue martienne à une vitesse très élevée. Si rien n'est fait, la sonde survolera la planète rouge sans se placer en orbite. Pour s'insérer en orbite, le moteur principal sera mis à feu, de manière à ralentir suffisamment la sonde. Lorsque la vitesse de l'orbiteur sera inférieure à la vitesse de libération de la planète (5,2 km/s, vitesse permettant à une sonde d'échapper à l'attraction martienne), celui-ci sera automatiquement happé par le champ de gravité martien, et se retrouvera en orbite.

L'orbite de Mars Express
L'orbiteur sera placé sur une orbite polaire (87 degrés d'inclinaison), l'apoastre (le point le plus éloigné de la surface de Mars) sera dans un premier temps fixé à 11 560 km d'altitude, et le périastre (le point le plus proche de la surface de Mars) à 259 km. Sur cette orbite, la sonde mettra 7,5 heures pour boucler une révolution autour de Mars. Après 440 jours, l'orbite sera sensiblement modifiée : le périastre sera rehaussé (298 km), tandis que l'apoastre sera diminué (10 107 km). La période de révolution ne sera alors plus que de 6 heures et 40 minutes.
Ces deux orbites offriront à la fois des périodes de jour pour certains instruments optiques (comme la caméra stéréoscopique haute résolution) et des périodes d'obscurité pour les observations radars. A chaque nouvelle orbite, Mars Express évoluera à moins de 1000 km de la surface martienne, situation idéale pour les opérations de cartographie.
A chaque fois qu'elle passera au plus proche de la surface de Mars (périastre), elle tournera sur elle-même pour pointer ses instruments vers la surface. Etant donné que l'antenne ne sera pas à ce moment là dirigée vers la Terre, les données ne pourront pas être transmises immédiatement après la collecte. Pendant la période d'observation scientifique, qui dure environ une heure et demi à chaque orbite, aucun contact n'est donc possible avec la sonde. Les données seront alors stockées sur des enregistreurs de bord, en vue d'une retransmission ultérieure. Grâce à son antenne UHF (MAREES), Mars Express pourra également recevoir les données en provenance de Beagle 2 à chaque fois qu'elle survolera le site d'Isidis Planitia.

Instruments scientifiques

ASPERA - Energetic Neutral Atoms Analyser
Cet analyseur de plasma va étudier l'interaction qu'il y a entre l'atmosphère martienne et les vents solaires. Il devrait permettre de mieux comprendre les mécanismes à l'origine de la disparition de la vapeur d'eau et d'autres gaz sur Mars.
Développement: Institutet för rymdfysik (IRF), Suède.

MaRS - Radio Science Experiment
Cet instrument va utiliser les ondes radio pour étudier à la fois la surface et l'atmosphère de Mars. Il fournira des mesures des variations locales de la gravité sur la surface, ainsi que des mesures de pression et de température atmosphérique.
Développement: Universität Köln, Allemagne.

HRSC - High Resolution Stereo Camera
Cet appareil stéréoscopique prendra des photos de la surface martienne. Ces images permettront d'établir des cartes géologiques montrant la répartition des minéraux et des roches sur Mars. A l'origine, cet appareil avait été développé pour la mission Mars 96.
Développement: DLR, Institut für Planetenerkundung, Allemagne.

MARSIS - Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding
L'objectif principal de MARSIS est de cartographier la distribution d'eau et de glace dans les plus hautes couches de la croûte martienne. Il utilisera des techniques semblables à celles utilisées pour la prospection dans l'industrie pétrolière. L'étude de la réflexion des ondes radio par le sous-sol donnera de nombreuses informations sur sa structure et permettra notamment de faire la différence entre un sol humide et un sol rempli de glace.
Développement: Universita di Roma 'La Sapienza', Italie.

OMEGA - IR Mineralogical Mapping Spectrometer
Ce spectromètre de cartographie analysera la minéralogie de la surface de Mars. Cet appareil fonctionne dans le visible et le proche infrarouge. Il pourra détecter les différents matériaux qui composent la surface. L'objectif est de cartographier la totalité de la surface avec une résolution allant de 1 à 5 kilomètres par pixel.
Développement: Institut d'Astrophysique Spatiale, Orsay, France.

PFS - Planetary Fourier Spectrometer
L'atmosphère de Mars se compose essentiellement de dioxyde de carbone et d'azote, mais elle contient également une très faible quantité de vapeur d'eau et d'ozone. Le PFS mesurera la distribution globale de la vapeur et des autres composants mineurs de l'atmosphère avec une plus grande précision que ses prédécesseurs.
Développement: Istituto Fisica Spazio Interplanetario, Rome, Italie.

SPICAM - UV and IR Atmospheric Spectrometer
Cet instrument étudiera la composition de l'atmosphère martienne dans de plus petits volumes que le PFS. Il établira, entre autre, des profils verticaux de la concentration en dioxyde de carbone, en aérosols, en ozone et en corps oxydants. Il étudiera également les rayons ultraviolets qui atteignent le sol. Ces mesures permettront de déterminer l'influence de ces composantes sur une éventuelle vie sur Mars.
Développement: Service d'Aéronomie, Verrières-le-Buisson, France.

Le petit atterrisseur fut développé par un consortium d'universités britanniques. Nommé Beagle 2 en hommage au navire qui a emmené Charles Darwin vers les fameuses îles Galapagos, celui-ci est un véritable concentré de technologies. Il est équipé d'un bras robotisé et d'une "taupe" qui permettent de prélever différents échantillons pour les étudier. Noël 2003, arrivée en fanfare sur Mars. L'atterrisseur envoie vers la Terre la chanson intitulée 'Beagle 2' (du groupe britannique Blur). On reste encore dans le contexte artistique puisqu'une peinture de l'artiste Damien Hirst sert de calibration aux caméras de l'atterrisseur ...

Après sa séparation d'avec la sonde Mars Express, Beagle 2 entame sa descente vers Isidis Planitia, un grand cratère d'impact de plus de 1000 kilomètres de diamètre et vieux de 4 milliards d'années situé pas très loin de la bien connue formation Syrtis Major.
Le site d'atterrissage est très intéressant puisqu'il se trouve à cheval sur la frontière qui sépare les hauts plateaux cratérisés de l'hémisphère sud des basses plaines de l'hémisphère nord. De plus, comme c'est la fin de l'hiver dans l'hémisphère nord, l'électronique de bord n'a pas trop à souffrir des rigueurs de la saison et l'ensoleillement est suffisant pour alimenter les panneaux solaires.

Atterrissage

Muni d'un bouclier thermique, de deux parachutes et d'airbags, Beagle 2 se dirige vers Mars à la vitesse de 20 000km/h. Lorsqu'il touche l'atmosphère martienne, le bouclier thermique freine l'atterrisseur par frottement contre l'air, ensuite les deux parachutes s'ouvrent. Après largage du bouclier thermique et des parachutes devenus inutiles et juste avant d'atteindre le sol, les airbags sont déployés. Après l'atterrissage, les airbags sont expulsés loin de Beagle 2. A ce moment-là, ce dernier ne pèse plus que 30 kg !

Les instruments

Beagle 2 est équipé de 5 panneaux solaires dont 4 s'ouvrent "en pétales" et de batteries au lithium qui fournissent l'énergie nécessaire à l'alimentation des instruments scientifiques dont un bras articulé équipé d'un système tout à fait inédit sur Mars : la taupe. Celle-ci peut se déplacer à la surface avant de s'enfoncer sous un rocher (pour y trouver un sol préservé des conditions agressives régnant en surface) dans le but d'y prélever des échantillons aux fins d'analyse. D'une longueur de 33 cm et avançant à la vitesse de 1 cm toutes les 6 secondes, elle peut évoluer dans un rayon de 5 mètres autour de Beagle 2.

Un dispositif de forage se trouve également sur le bras robotique.
Une petite meule enlève les poussières et la couche superficielle d'une roche pour atteindre une région saine n'ayant subi aucune érosion ou altération.
Puis, si à première vue, le caillou se révèle intéressant, un foret permet de prélever une carotte de 5cm qui est transférée sur l'atterrisseur pour y subir une analyse plus poussée.

Beagle 2 possède bien d'autres instruments, à savoir :

• un système d'analyse des gaz au moyen d'un four qui va brûler des
  échantillons de sol et de roche en présence d'oxygène
• 4 caméras indépendantes dont 2 sont installées sur le bras robotique et
  fournissent des images panoramiques du site d'atterrissage et de la collecte
  d'échantillons. Une autre est installée sur l'atterrisseur lui-même pour
  surveiller les évolutions du bras robotique et enfin une dernière caméra
  microscopique, intégrée au bras, prend des vues rapprochées des roches
• un détecteur UV pour étudier le rayonnement ultraviolet qui frappe la
  surface de Mars.
• un détecteur de rayons cosmiques et de vent solaire.
• des thermocouples pour mesurer la température atmosphérique.
• un baromètre pour mesurer la pression atmosphérique.
• des anémomètres pour mesurer la vitesse et la direction des vents.
• des détecteurs d'impact de poussières.

Grâce à ses nombreux équipements scientifiques, Beagle 2 doit répondre à la question fondamentale de la présence d'eau sur Mars et de substances à base de carbone.

Mars reste et restera un objectif prioritaire dans l'exploration planétaire future.
L'Agence Spatiale Européenne a un ambitieux programme nommé AURORA. Celui-ci présente une stratégie européenne d'exploration de la planète rouge par des robots et des hommes. Le but avoué étant d'envoyer une mission habitée à la fin des années 2020 !

Les pierres angulaires du programme Aurora sont :

• entre 2009 et 2015 : missions automatiques de prélèvement et de retour d'échantillons martiens.
• entre 2015 et 2020 : décision d'engager le programme des vols habités.
• entre 2020 et 2030 : installation d'un avant-poste robotique sur Mars et possibilité de missions habitées sur la Lune préparant ainsi le vol habité vers Mars !

Les différentes missions programmées sont :

• La mission Exo-Mars : elle a pour objectif d'étudier l'environnement biologique avant l'arrivée d'atterrisseurs et l'atterrissage de l'homme afin de détecter des éléments d'une vie sous toutes ses formes, y compris à l'état fossile. Le robot s'appellera Pasteur du nom du célèbre biologiste français. Les données recueillies seront également importantes pour les recherches en exobiologie (recherche de vie extraterrestre).
  
  
• La mission de retour d'échantillons : elle a pour but de ramener des échantillons de sol martien sur Terre. On prévoit ainsi un module de descente (composé d'une plate-forme pour le prélèvement d'échantillons et d'un véhicule de remontée), un véhicule de retour (composé d'un petit container avec les échantillons prélevés) et un véhicule de rentrée atmosphérique sur notre planète.

En parallèle à ces deux missions majeures, deux autres missions moins chères et plus rapides à mettre en oeuvre sont étudiées notamment l'aérocapture dans le milieu martien et la rentrée d'une capsule dans l'atmosphère.

• l'aérocapture (ou aérofreinage) : cette mission permettra de valider la technologie qui devra permettre de freiner suffisamment un vaisseau spatial sur les hautes couches de l'atmosphère martienne. Ainsi, le CNES (Centre National d'Etudes Spatiales) met sur pied PREMIER (Programme de Retour d'Echantillons Martiens et Installation d'Expériences en Réseau). La Belgique est d'ailleurs bien impliquée dans le consortium international Premier.
  
  
• le véhicule de rentrée atmosphérique : une petite sonde sera placée en orbite terrestre puis propulsée vers la Terre pour reproduire les conditions similaires au retour d'une capsule en provenance de Mars. Cette mission est nécessaire à la mise au point de la mission de retour d'échantillons. L'ESA compte sur la collaboration russe au savoir-faire intéressant en ce qui concerne la capsule de rentrée.

Il devient évident qu'il faut parier sur une collaboration internationale pour les missions martiennes. L'ESA prête attention aux recherches menées par d'autres notamment en ce qui concerne les moyens de propulsion et de production d'énergie. Il devient clair que si l'on veut aller plus vite vers Mars et en revenir, il faudra des propulseurs différents. A la surface de Mars, il faudra recourir à des systèmes nouveaux de production d'énergie pour les modules habitables étant donné les tempêtes de sable qui y sévissent plusieurs fois dans l'année et recouvrent ainsi de poussière les panneaux solaires ...

L'Observatoire de Belgique a aussi les yeux rivés vers la planète rouge puisqu'il participe à l'expérience NEIGE (NEtlander Ionosphere and Geodesy Experiment). Celle-ci fait partie d'un réseau scientifique de 4 petites stations (NetLanders) qui seront envoyées sur Mars en 2007. Ces stations permettront d'affiner nos connaissances en météorologie, sismologie, géologie et magnétisme martiens …

L'expérience NEIGE (dont l'Observatoire Royale de Belgique est le responsable principal) a comme but premier d'étudier la géodésie et l'ionosphère de la planète Mars

Grâce à NEIGE, on augmentera notre compréhension de la physique de l'intérieur de Mars. La planète rouge possède-t-elle un noyau solide ou liquide ?
Quelle est la grandeur de celui-ci ?

Une attention particulière sera aussi apportée à l'étude de l'ionosphère martienne, cette haute couche de l'atmosphère dont la concentration est plus de 100 fois inférieure à celle de la Terre.
Contrairement à la Terre, Mars ne possède pas de champ magnétique global. L'ionosphère martienne interagit directement avec le vent solaire.

Autant de différences qui font que l'étude de l'ionosphère par NEIGE nous révélera encore bien d'autres aspects insoupçonnés de notre rouge voisine.

Conclusion

Aujourd'hui, on sait que Mars est inhabitée. Mais pourquoi a-t-on tant reposé notre imaginaire sur Mars et pourquoi nous fait-elle toujours autant rêver ? La réponse tient peut-être dans ceci : une nouvelle Terre, une nouvelle chance !

Mars, de lieu menaçant est devenue une terre d'accueil, espoir de l'humanité ! Que l'homme puisse un jour y poser le pied ou pas, qu'une vie intelligente s'y soit développée ou non, Mars a en tous cas déjà trouvé des résidents : nos rêves et notre imaginaire !