MPL - Mars Polar Lander + Deep Space 2

Objectif :  La planète Mars (au sol)

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Après Mars Path Finder et son petit rover SOJOURNER, on s'apprête à nouveau à atterrir sur la planète rouge avec MPL. Ce vaisseau là va-t-il nous épater comme MPF en rebondissant sur la planète enrobé d'airbags puis en lâchant un petit robot à roulettes? Pas du tout, cette fois on revient à l'atterrissage classique avec rétrofusées et pour ce qui est du robot, ce n'est qu'un bras articulé armé d'une pelle. On nous refait VIKING alors? Non plus, mais nous allons voir que cette mission comporte d'autres originalités: D'abord on atterrit en un lieu bien particulier, le pôle sud. Ensuite on emmène à bord DS2, la 2^ème mission du programme du Nouveau Millénaire, destiné à tester les technologies du futur...

Les pôles de la planète Mars comportent des calottes glacières qui se font et se défont au gré des saisons. Les photographies en haute définition prises par Mars Global Surveyor ont confirmé le fait que les pôles sont constitués de strates déposées au gré des saisons depuis des millions d'années. Cette zone où est enregistrée l'histoire de la planète intéresse tout particulièrement les terriens. MPL doit se poser à la limite de la calotte polaire pendant l'été austral martien, la surface du sol est alors nue, débarrassée de sa couche de neige carbonique.

Les panneaux solaires de MPL sont étudiés pour capter le maximum d'énergie à cette latitude. L'atterrisseur est équipé d'une caméra stéréoscopique pour observer le site en relief. Une caméra est également prévue pour prendre des images pendant la descente du vaisseau. L'équipement de MPL inclut aussi une station météo. L'atterrisseur peut communiquer directement avec la Terre ou via les orbiteurs Mars Global Surveyor et Mars Climate Orbiter dont l'une des missions est de servir de relais hertzien. Avec son bras, MPL est capable de creuser le sol martien afin d'en analyser des échantillons sur place. MPL emporte aussi un gadget: Un microphone pour enregistrer... les bruits de Mars.

Un vaisseau met habituellement 7 mois pour aller de la Terre à Mars en décrivant un peu moins d'un demi cercle autour du Soleil. Pourquoi MPL met-il 11 mois? C'est que pour pouvoir se poser directement au pôle sud, le vaisseau doit approcher la planète sous un angle qu'il ne peut obtenir qu'en allongeant sa course autour du Soleil... Avant d'entrer dans l'atmosphère martienne, MPL largue son étage de croisière sur lequel sont arrimées les 2 sondes de la mission DS2. Mission spectaculaire comme vous allez pouvoir en juger...

Les 2 sondes DS2 ne sont pas plus grosses que des ballons de basket-ball mais elles sont bourrées d'électronique dernier cri. Elles se libèrent à leur tour de l'étage de croisière du vaisseau et plongent dans l'atmosphère. Elle vont arriver au sol avant MPL car pour elles, pas de parachute ni de rétrofusées, c'est la chute libre! Telles des météorites, elles s'abattent sur le sol à 720 km/h! Le bouclier thermique éclate, la tête de la sonde pénètre jusqu'à un mètre de profondeur suivant la dureté du terrain tandis que la partie supérieure reste plantée en surface. Tout va bien... les 2 parties communiquent par un cordon ombilical. La partie enterrée sort une petite foreuse pour faire un prélèvement et l'analyser... Elle transmet ses impressions à la partie supérieure qui possède un micro émetteur-récepteur pour communiquer avec l'orbiteur Mars Global Surveyor... Etonnant, non?

Derniers événements,

3 janvier 1999

Lancement réussi à la première fenêtre de tir prévue... Au début de sa croisière, MPL n'arrive pas à contrôler son attitude (son orientation dans les 3 dimensions spatiales). Pour se repérer dans l'espace, le vaisseau possède 2 yeux électroniques grâce auxquels il reconnaît les constellations. Or il semble être complètement aveugle! Les ingénieurs trouvent finalement la cause du problème: MPL est tout bêtement ébloui par la lumière reflétée par certaines parties du vaisseau. Le problème est éliminé en tournant le vaisseau de telle sorte que les parties éblouissantes soient dans l'ombre...

21 janvier 1999

Première correction de trajectoire (initialement prévue le 18, mais retardée le temps de solutionner les problèmes de contrôle d'attitude). Pour effectuer cette manoeuvre, MPL a actionné 4 de ses 8 réacteurs pendant environ 3 minutes, modifiant sa vitesse de 16 mètres par seconde. Aujourd'hui, le vaisseau se trouve à 5,2 millions de km de la Terre et progresse à près de 12000 km/h...

15 mars 1999

MPL est dans la partie "calme" de sa croisière. Seuls quelques tests de ses appareils de bord sont effectués périodiquement. La 2^ème correction de trajectoire a eu lieu ce jour et s'est effectuée avec succès. Elle n'a nécessité que 10 petites secondes de mise à feu des 4 réacteurs de manœuvre du vaisseau. MPL se trouve à 16 millions 500 mille km de la Terre et progresse à plus de 6000 km/h...

29 juin 1999

Tout va bien. MPL se trouve à 74,3 millions de km de la Terre et à 48,6 millions de km de Mars...

1^er septembre 1999

Correction de trajectoire: combustion de 30 secondes réalisée avec succès. Celle-ci a pour but de viser le site d'atterrissage le plus sûr, déterminé à l'aide des observations de Mars Global Surveyor. Mars et MPL se rapprochent l'un de l'autre à la vitesse de 3,7  km par seconde et la distance qui les sépare encore est de 35,5 millions de km...

11 octobre 1999

MPL est à 23,6 millions de km de Mars...

Suite à la perte de Mars Climate Orbiter, qui devait servir de relais hertzien à Mars Polar Lander, il faut mettre au point une nouvelle stratégie de communication pour la mission MPL. Mars Global Surveyor est réquisitionné pour relayer les sondes Deep Space 2 pendant les premiers jours de la mission. Après, il pourra éventuellement remplacer MCO comme relais de MPL. Dans les jours qui vont suivre l'atterrissage, il faudra donc compter sur un contact direct entre MPL et la Terre. L'équipement radio de MPL est prévu pour, mais l'efficacité des transmissions sera quand même moindre...

Et bien sûr, toutes les précautions sont prises pour ne plus refaire avec MPL le genre d'erreur qui a conduit à la perte de Mars Climate Orbiter!

30 octobre 1999

MPL a allumé ses moteurs pendant 12 secondes pour affiner sa trajectoire finale. Tout s'est bien passé. La vaisseau se trouve actuellement à 14,3 millions de km de son objectif...

8 novembre 1999

Un risque de perte de performance du moteur de descente à basse température a été découvert à temps. Une procédure de préchauffage a été mise au point pour que ce moteur rétrofusée, qui doit être mis à feu à 2 km d'altitude, fonctionne de manière optimale...

10 novembre 1999

Le rapport de la commission d'enquête sur la perte de Mars Climate Orbiter a mis en lumière plusieurs cas de dysfonctionnements dans l'organisation des services qui étaient chargés de diriger la croisière du vaisseau frère de MPL. Il a été tenu compte immédiatement des recommandations formulées en conclusion de ce rapport...

15 novembre 1999

Les deux pénétrateurs de la mission DS2 qui accompagnent MPL sur son étage de croisière, et qui vont être largués aux abords du pôle sud de Mars, ont été baptisées Amundsen et Scott en l'honneur des deux explorateurs qui furent les premiers à atteindre le pôle sud de la Terre. Ces deux noms ont été retenus par la NASA parmi les nombreuses propositions faites en réponse à une consultation publique.

19 novembre 1999

L'équipe chargée de la mission MPL répète activement les phases d'entrée atmosphérique, de descente et d'atterrissage que le vaisseau va devoir exécuter sans faute le 3 décembre prochain. MPL n'est plus qu'à 5,8 millions de km de son objectif...

30 novembre 1999

Correction de trajectoire. Alors que MPL n'est plus qu'à 3,5 millions de km de son objectif, les petits moteurs de l'étage de croisière du vaisseau ont été mis à feu pendant exactement 12,6 secondes. Le couloir aérien que MPL doit emprunter pour pénétrer l'atmosphère de Mars en douceur, mesure 10 km de large sur 40 km de haut et commence à 125 km au-dessus de la surface de la planète. Si une toute dernière correction de trajectoire s'avère nécessaire, celle-ci sera exécutée 6 heures avant l'entrée dans l'atmosphère martienne...

3 décembre 1999

Une dernière correction trajectoire, très légère, a été effectuée avec succès à H-6...

MPL est arrivé sur le pôle Sud de Mars à 21h15, heure française. Comme prévu, le signal émis par le vaisseau a été interrompu quelques temps avant le contact avec le sol. Cependant le retour du signal de MPL n'a pas été capté à 21h40 comme prévu. Les premières procédures de secours ont été exécutées pour tenter de rétablir le contact avec le vaisseau, mais à 0h40 MPL n'avait toujours pas donné signe de vie. La prochaine opportunité pour tenter un contact, se situe vers 5 heures du matin le 4 décembre (toujours heure française)...

4 décembre 1999

Toujours aucun signe de vie et de MPL et des sondes DS2!

5 décembre 1999

L'orbiteur Mars Global Surveyor qui passe toutes les 2 heures au-dessus du pôle Sud de Mars, n'a toujours détecté aucun signal de la part des deux sondes de la mission DS2... D'autre part, au cas où ce soir il ne serait pas parvenu à contacter directement la Terre, l'atterrisseur MPL était programmé pour tenter de contacter localement MGS. Or Mars Global Surveyor n'a pas non plus détecté de signe de vie de MPL...

Constat d'échec

La NASA a donc commis l'exploit de rater en bloc les 2 missions du cru MARS 98. Le 23 septembre dernier, on déplorait déjà la perte de Mars Climate Orbiter suite à une grossière erreur de navigation. Aujourd'hui, il faut se rendre à l'évidence, Mars Polar Lander ne donnera jamais signe de vie car il a très probablement manqué son atterrissage. On peut même dire que ce ne sont pas 2, mais 3 missions qui ont été perdues, car l'étage de croisière de MPL hébergeait les 2 sondes de la mission technologique Deep Space 2, or celles-ci sont également restées silencieuses.

Le plus grave est qu'on ne saura sans doute jamais ce qui n'a pas fonctionné dans la délicate procédure 100% automatique d'entrée, descente et atterrissage. En effet, pendant les 12 dernières minutes qui englobent ces 3 phases très critiques, la configuration du vaisseau ne permettait pas à celui-ci de continuer de communiquer avec la Terre. Il était impossible de suivre en temps réel les paramètres enregistrés par les appareils de bord du vaisseau, donc impossible de savoir à quel moment la manœuvre a mal tourné. Tout ce qu'on sait, c'est que le vaisseau était engagé sur une trajectoire idéale au moment où il a cessé ses émissions pour se mettre en attitude d'entrée... Que devait-il se passer ensuite :

1. Séparation de l'atterrisseur et des 2 sondes DS2 de l'étage de croisière
2. Freinage atmosphérique derrière bouclier thermique
3. Parachutage et largage du bouclier thermique
4. Largage du parachute et approche finale par rétrofusées
5. Contact avec le sol par pieds amortisseurs

La NASA reconnaît volontiers que la phase 5 représentait un risque, car malgré le soin apporté au choix du site d'atterrissage, basé sur les missions de reconnaissance effectuées par Mars Global Surveyor, il était toujours possible que MPL atterrisse malencontreusement sur un gros rocher, sur une pente abrupte ou sur un sol instable. Mais on a su par ailleurs que le déroulement des phases 1 et 4 était également hypothéqué par le fait qu'on avait mésestimé la température minimale de fonctionnement des charges pyrotechniques et des rétrofusées. Dans la phase 1, la séparation de l'étage de croisière était en effet assurée par de petites charges explosives qui risquaient de mal fonctionner à basse température. Dans la phase 4 on craignait également que le carburant gèle et provoque la défaillance du système de rétrofusées. De plus, les moteurs employés étaient d'un type nouveau non encore éprouvé. On utilisait pour la première fois des moteurs à impulsions, moins chers mais moins souples que les moteurs à réglage progressif qu'on utilise habituellement. En principe la NASA avait tenu compte des risques liés à la température en modifiant les paramètres de préchauffage des charges pyrotechniques et des moteurs, mais sans garantie d'efficacité.

Le fait qu'on ait perdu à la fois l'atterrisseur et les 2 sondes de la mission DS2 laisse à penser qu'il y a eu problème dès la phase 1...

16 décembre 1999

A l'aide de Mars Global Surveyor, on tente de scruter les environs de la zone d'atterrissage, à la recherche de l'atterrisseur, du parachute ou d'éventuels reflets de débris métalliques. Sans trop y croire car la taille des indices recherchés est à la limite des performances de la caméra de MGS...

17 janvier 2000

Les tentatives d'entrer en contact avec MPL sont abandonnées. La campagne de photographie de la zone présumée d'atterrissage par l'orbiteur Mars Global Surveyor, continue sans grand espoir de découvrir un indice...

25 janvier 2000

Suite à la détection d'un très faible signal qui pourrait être en provenance de MPL, il est décidé d'envoyer une nouvelle série de commandes vers Mars pour ordonner de continuer d'émettre au vaisseau... fantôme. Acharnement???

Pour tout savoir sur la planète Mars,
visitez le site de Philippe LABROT

Document: le monde de Mars sur "Les Neuf Planètes"
Version française de "The Nine Planets" présentée par la Société d'Astronomie de Montréal

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Mise à jour : 30 janvier 2000