Mars Reconnaissance Orbiter
Caractéristiques
Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) est une sonde spatiale américaine de la NASA en orbite autour de Mars. L'objectif principal de la mission Mars Reconnaissance Orbiteur (MRO) était de cartographier la surface de Mars. L'orbiteur de grande taille (plus de 2 tonnes avec les ergols) disposait pour remplir cet objectif du télescope HIRISE permettant d'obtenir des images avec une résolution de 20 à 30 cm. MRO était équipé d'un système de télécommunications qui lui a permis de transférer des volumes de données très importants vers la Terre et de jouer le rôle de relais pour les données collectées par les atterrisseurs et rovers posés à la surface de Mars tels que Phoenix et Curiosity. En arrivant en orbite autour de Mars, MRO a pris la suite de Mars Global Surveyor. Elle est devenue le 4ème satellite artificiel opérationnel en orbite autour de la planète rouge avec la sonde européenne Mars Express, et les deux sondes de la NASA Mars Odyssey et Mars Global Surveyor. La mission initiale qui s'achevait en décembre 2008 a été prolongée jusqu'en 2020.
La structure de la sonde MRO était en grande partie consituée de carbone, ainsi que de panneaux en nid d'abeille d'aluminium. Le réservoir en titane contenant le carburant utilisé par la sonde était la pièce la plus importante de MRO et assurait la rigidité de l'ensemble. La masse totale était inférieure à 2180 kg avec une masse à vide sans carburant de moins de 1031 kg. L'énergie électrique de la sonde MRO était fournie par deux panneaux solaires long de 5,35 mètres pour une largeur de 2,53 mètres. Chaque panneau solaire avait une superficie d'environ 9,5 mètres carrés, et comportait 3744 cellules solaires constituées de trois couches cristallines qui permettaient de convertir plus efficacement l'énergie solaire en électricité. Dans le cas de MRO, ces cellules étaient capables de convertir plus de 26 % de l'énergie solaire incidente et pouvaient délivrer en tout 2000 watts en orbite martienne. MRO utilisait deux batteries rechargeables au Nickel métal hydrure. Les batteries étaient utilisées comme source d'énergie lorsque les panneaux solaires n'étaient pas face au Soleil, ou lors des passages dans l'ombre de Mars. L'ordinateur principal de MRO était équipé d'un processeur 32-bit RAD750, comprenant 10,4 millions de transistors, et dont l'horloge interne était cadencée à 133 MHz.
MRO innovait en utilisant de manière expérimentale la bande Ka, à 32 Ghz, afin de transmettre des données à haut-débit. La vitesse de transmission des données pouvait atteindre 6 Mbit/s. Ce taux de transfert de données était dix fois plus élevé que pour les précédents orbiteurs martiens.
Pour se propulser la sonde comprenait vingt moteurs-fusées mono-ergols qui brûlaient tous de l'hydrazine, un carburant qui produit spontanément des gaz, sans système de mise à feu, en passant sur un catalyseur. MRO emportait 1220 kg d'hydrazine dont 70 % était utilisé lors de la manœuvre d'insertion en orbite. L'hydrazine était injecté dans les moteurs en étant mis sous pression par de l'hélium stocké dans un réservoir spécial.
Quatre gyroscopes étaient aussi inclus, afin d'orienter finement le satellite, comme par exemple lors de l'acquisition d'images à très haute résolution, où le moindre « faux mouvement » de l'orbiteur pouvait rendre l'image floue. Chaque gyroscope était utilisé pour un mouvement axial. Le quatrième gyroscope pouvait remplacer n'importe lequel des trois autres en cas de défaillance éventuelle. Six instruments scientifiques étaient embarqués à bord du vaisseau, ainsi que deux instruments qui utilisaient les données récoltées par les sous-systèmes du vaisseau, pour récolter des données scientifiques.
Trois démonstrateurs technologiques étaient également embarqués, pour être éventuellement utilisées lors de missions futures. La caméra HiRISE pouvait produire des images stéréo. On pouvait ainsi estimer le relief d'un site avec une précision de 0,25 mètre. La « caméra de contexte » fournissait des clichés monochromes, pouvant couvrir jusqu'à 40 km de largeur, avec une résolution de 8 mètres par pixel. Le Mars Color Imager, aussi appelé MARCI, fournissait des images dans 5 bandes de couleurs visibles, et dans deux bandes ultra-violettes. MARCI était utilisé pour réaliser une carte globale de Mars, afin de caractériser les variations du climat martien. MARCI permettait également de produire des bulletins météo journaliers.
L'instrument CRISM était un spectromètre travaillant dans l'infrarouge et la lumière visible. Il produisait des cartes détaillées de la minéralogie de la surface martienne.
Le Mars Climate Sounder (MCS) était un spectromètre qui fractionnait et analysait finement les couches de l'atmosphère.
L'expérimentation Shallow Subsurface Radar, surnommée « SHARAD », était conçue pour sonder la structure interne de la calotte polaire martienne, mais aussi pour rassembler des informations sur les couches de glace souterraines présentes sur Mars, sur les roches et pour détecter de l'eau liquide, qui pouvait être accessible depuis la surface.
Déroulement de la mission
MRO a été lancée le 12 août 2005 par une fusée Atlas V-401 depuis la base de lancement de Cape Canaveral et s'est insérée en orbite martienne le 10 mars 2006. Elle a conduit sa mission scientifique durant une première période de deux années, après s'être placée sur une orbite circulaire grâce à la technique de l'aérofreinage mise au point par la NASA. Il s'agissait de ralentir progressivement le vaisseau en abaissant l'orbite du vaisseau à son apogée de manière à ce que celui-ci traverse la haute atmosphère de Mars. La trainée générée était utilisée pour abaisser progressivement l'orbite jusqu'à ce que l'orbite visée soit atteinte. La mission scientifique proprement dite n'a commencé que lorsque tous les tests techniques ont été effectués (en novembre 2006).
Résultats scientifiques
Après ses deux années de mission, la sonde a continué ses observations scientifiques, tout en jouant le rôle de relais de communication pour les engins spatiaux posés à la surface de Mars. La sonde Mars Reconnaissance Orbiter a préparé le terrain pour les missions suivantes de la NASA, notamment pour l'atterrisseur Phoenix, lancé en 2007, et le rover de Mars Science Laboratory, lancé en 2011. Les caméras de MRO ont permis de choisir les meilleurs sites d'atterrissage pour ces robots, en réalisant le meilleur compromis entre risques potentiels et récolte scientifique attendue. Les capacités supérieures de la sonde MRO en matière de transmission de données ont permis de fournir un relais de communication indispensable pour les missions présentes au sol. MRO fut aussi capable de fournir des données essentielles durant l'atterrissage de ces sondes.
