Mariner 9
Caractéristiques
Les sondes jumelles américaines Mariner 8 et Mariner 9 devaient effectuer des missions complémentaires. Mais l'échec de Mariner 8 (une défaillance a contraint la sonde à s'écraser dans l'océan atlantique) força les ingénieurs à revoir leurs plans. Un seul vaisseau était disponible, et il allait devoir remplir les objectifs initialement dévolus aux deux sondes, la cartographie de la surface de Mars et l'étude des changements temporels de la surface et de l'atmosphère.
La sonde Mariner 9 était formée d'un corps central octogonal en magnésium de 1,38 m de diagonale et 45,7 cm de haut. L'ordinateur de bord était programmable et les données étaient stockées sur un enregistreur digital. Les différentes antennes de la sonde pouvait radier les informations. Comme pour les autres Mariner, quatre panneaux solaires disposés en croix étaient fixés au sommet de l'octogone. Ils pouvaient fournir 800 W à proximité de la Terre et 500 W sur Mars. Des batteries rechargeables pouvaient pallier à une baisse du niveau d'énergie quand la sonde passait sur le côté non éclairé de la planète rouge.
Deux réservoirs d'ergols et le moteur de manoeuvre étaient également montés au niveau de la partie supérieure du corps principal de la sonde. Le moteur fournissait une poussée de 1340 Newtons et brûlait de l'hydrazine monométhylé et du tétroxyde d'azote. Le système de contrôle d'attitude s'appuyait sur deux jeux de 6 éjecteurs d'azote fixés à l'extrémité des panneaux solaires.
Pour connaître sa position, Mariner 9 utilisait un capteur solaire, un capteur stellaire pointé sur l'étoile Canopus, et une plate-forme de navigation inertielle équipée de gyroscopes et d'un accéléromètre. Les instruments scientifiques étaient accrochés à une plate-forme fixée sur la partie inférieure du prisme octogonal. Mariner 9 emportait avec elle deux caméras, une à grand angle et une à angle étroit. Elle embarquait également un spectromètre ultraviolet pour étudier les constituants moléculaires de l'atmosphère, un radiomètre infrarouge pour mesurer les températures de surface, et un spectromètre interféromètre infrarouge pour mesurer la température, la pression et la composition de l'atmosphère. La sonde pesait une tonne et son envergure était de 6,89 m pour une hauteur de 2,28 m.
Déroulement de la mission
Le lancement de Mariner 9 s'est déroulé sans incident le 30 mai 1971. Son insertion orbitale autour de Mars fut également une réussite. La sonde parcourait son orbite en douze heures, soit deux révolutions par jour. Quand les premières images de Mariner 9 furent transmises sur Terre, la déception fut énorme. Une gigantesque tempête de poussières planétaire recouvrait la totalité de la surface de Mars. La sonde ne cessait de renvoyer la même image, celle d'une surface blafarde, dont la monotonie n'était troublée que par la présence de quatre points noirs. Les scientifiques ont découvert plus tard avec émerveillement qu'il s'agissait des volcans boucliers géants de Mars, dont l'Olympus Mons. Heureusement, Mariner 9 était programmable à distance, et les caméras inutiles pouvaient être temporairement coupées pour augmenter leur durée de vie, ou pointées vers d'autres objets plus intéressants. La sonde se reporta alors sur les satellites martiens Phobos et Déimos, et d'autres instruments analysèrent la couverture de poussière qui enveloppait Mars.
Mariner 9 se mit donc à collecter des informations sur la vitesse des vents, la finesse des particules de poussières et l'épaisseur des nuages. Cette tempête de poussières déclina progressivement. En mars 1972, l'atmosphère était redevenue parfaitement claire. Contrairement à ce que laissait présager le crash de Mariner 8 et l'accueil désagréable que Mariner 9 reçu en arrivant sur Mars, la mission fut un succès éclatant. Les scientifiques s'accordent à affirmer que Mariner 9 a montré pour la première fois la planète Mars telle qu'elle est réellement. Les résultats ramenés par cette unique sonde étaient véritablement étourdissants. Les scientifiques furent submergés par la masse des informations récoltées.
Résultats scientifiques
Mariner 9 a ainsi découvert le volcan géant Olympus Mons, le dôme de Tharsis et ses trois volcans boucliers, l'immense canyon de Valles Marineris (nommé ainsi en l'honneur de la sonde), la structure des calottes polaires, les dépôts stratifiés, l'activité éolienne de surface, l'intense activité tectonique de surface dans le passé, les différents types de cratères d'impact et la célèbre dichotomie martienne. La découverte des réseaux de vallées et des chenaux d'inondations prouvait que Mars n'avait pas toujours été gelée et aride et qu'à une époque lointaine, le climat devait être suffisamment chaud et l'atmosphère suffisamment dense pour permettre à l'eau liquide d'exister à sa surface. Mariner 9 a collecté au total 7329 images, couvrant la totalité de la surface martienne.
Au niveau météorologie, les découvertes sont également légions. Sans compter l'étude des tempêtes de poussières (globales et locales), Mariner 9 a montré des fronts nuageux, des nappes de brouillard dans certaines vallées, des nuages de glace et des nuages d'ondes. Elle a également mesuré la composition, la densité, la pression et la température de l'atmosphère martienne. Le taux de réchauffement mesuré par le radiomètre infrarouge a prouvé que le sol martien était un très mauvais conducteur de la chaleur et que son inertie thermique était très basse. Le spectromètre infrarouge a permis de détecter du dioxyde de carbone, de la vapeur d'eau, des grains de poussières dans l'atmosphère constitués pour 60% d'oxydes de silicium, et des cristaux de glace au sein des nuages.
La pression atmosphérique a été analysée au-dessus de nombreuses régions, et les valeurs s'étalaient entre 1,5 mbars et 8 mbars. Le spectromètre ultraviolet a obtenu les altitudes de nombreuses formations. L'ozone atmosphérique a été détecté et cartographié. Absent dans les basses latitudes, sa présence au niveau des hautes latitudes était saisonnière.
Mariner 9 a pu déterminer très précisément les variations du champ de gravité martien. Elle a ainsi caractérisé la forme cabossée du globe martien : L'aplatissement aux pôles, le bourrelet équatorial et la bosse du dôme de Tharsis.
Mariner 9 a enfin eu le privilège de réaliser les premières photographies des satellites Phobos et Déimos, et d'étudier leur taille, leur forme ainsi que la texture de leur surface. La sonde a terminé sa mission le 27 octobre 1972, quand le gaz utilisé par le système de contrôle d'attitude s'était épuisé. Mariner 9 aura travaillé pendant presque un an, une durée largement supérieure à ce qui était prévu initialement (90 jours).
Aujourd'hui, Mariner 9 décrit toujours sa ronde autour de Mars, et s'en approche inexorablement. L'orbite sur laquelle la sonde a été abandonné lui confère une durée de vie de 50 ans. Un beau jour de l'année 2022, Mariner 9 rentrera dans l'atmosphère martienne et s'y désintégrera.
