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Pourquoi Mars a-t-elle autant de visites en si peu de temps ?

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Crédits : NASA/JPL-Caltech

Mars accueille trois nouvelles missions – développées par trois pays – en ce mois de février 2021. Pourquoi un tel encombrement ? On vous explique tout.

La planète Mars a ses deux semaines les plus chargées en 47 ans. Tout d’abord, la sonde « Hope » des Émirats arabes unis s’est insérée avec succès en orbite martienne le 9 février dernier. L’objectif de cette mission sera de caractériser le système météorologique très dynamique de la planète rouge.

Puis, ce mercredi 10 février, c’était au tour de la Chine de s’illustrer. Là encore, la mission Tianwen-1 s’est insérée avec succès en orbite de la planète, préparant le terrain pour l’atterrissage de son rover en surface prévu au mois de mai.

L’objectif principal de cette mission sera de sonder la distribution de glace d’eau dans les sous-sols martiens. Il sera également question de cartographier la structure géologique de la planète.

Enfin, nous avons la mission américaine Mars 2020, qui prévoit de faire atterrir le rover Perseverance le 18 février prochain dans le cratère Jezero. Pendant au moins deux ans, l’agence prévoit de rechercher des traces de vie passée dans un ancien delta fluvial.

Trois missions, trois pays. Mais alors, pourquoi autant de monde d’un seul coup ? Cette « fête martienne » n’est évidemment pas un hasard.

Mécanique céleste

Mars et la Terre sont comme « deux coureurs sur une piste circulaire ». Nous avons d’un côté la Terre, placée sur la piste intérieure, et Mars placée sur la piste extérieure. Et tandis que la Terre fait un tour du Soleil en environ 365 jours, la planète rouge, elle, complète un tour en environ 687 jours.

Aussi, il arrive parfois que la Terre « rattrape » Mars et se positionne à ses côtés. À l’inverse, il parfois que les deux planètes se retrouvent à l’opposée. Dans ce cycle Terre-Mars, la Terre et Mars se rapprochent tous les deux ans environ (62,1 millions de kilomètres en moyenne).

Toutefois, ce n’est pas à ce moment précis que les agences qui ambitionnent de rejoindre la planète rouge libèrent leur mission. En réalité, elles le font quelques mois plus tôt, lorsque la Terre se positionne légèrement en retrait par rapport à Mars, qu’elle dépassera bientôt. Ce positionnement permet aux vaisseaux d’entrer dans une orbite de transfert Hohmann, du nom de l’ingénieur allemand Walter Hohmann, qui a élaboré les mathématiques sous-jacentes en 1925.

L’animation ci-dessous nous montre un exemple de ce transfert Hohmann avec l’atterrisseur américain InSight, sur Mars depuis 2018.

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Crédits : Phoenix7777. Source des données : HORIZONS System, JPL, NASA/Wikimedia Commons/CC BY-SA 4.0

Tous les 26 mois

Cette fenêtre de lancement – qui permet de raccourcir les temps de trajet et donc d’économiser du carburant – s’ouvre tous les 26 mois environ. Elle reste ouverte pendant quelques semaines.

La dernière fenêtre de lancement s’est ouverte l’été dernier. C’est donc pourquoi les Émirats arabes unis, la Chine et les États-Unis en ont profité pour lancer leur mission. L’orbiteur Hope a été lancé le 19 juillet 2020, Tianwen-1 le 23 juillet et Perseverance le 30 juillet. À l’inverse, il aurait fallu une énorme fusée, des tonnes de carburant supplémentaires et beaucoup plus de temps pour atteindre Mars depuis la Terre si les planètes avaient été à l’opposée l’une de l’autre.

C’est donc pourquoi toutes ces missions semblent arriver en même temps, ou presque.

Notez que l’Agence Spatiale européenne (ESA) et l’agence russe Roscosmos devaient également profiter de cette fenêtre ouverte cet été pour lancer leur mission ExoMars 2020. Malheureusement, des problèmes techniques liés au déploiement des parachutes ont amené les deux agences à finalement reporter leur mission. Elles profiteront donc de la prochaine fenêtre de lancement ouverte en 2022.

Mars n’a jamais eu autant de visites

Ce n’est pas la première fois que l’espace orbital martien est aussi encombré. En 1973, l’Union soviétique avait en effet lancé quatre vaisseaux à destination de la planète, mais l’un n’avait pas réussi à atteindre l’orbite. Et d’ailleurs, aucun des trois autres n’avait ensuite fonctionné comme prévu malgré leur arrivée. Deux engins spatiaux soviétiques et un vaisseau spatial américain avaient également été lancés deux ans plus tôt, en 1971 (missions partiellement réussies).

Ce qui est différent cette année, c’est la grande diversité des vaisseaux envoyés sur place, et le fait que plusieurs machines soient déjà actives sur et autour de la planète.

La NASA dispose en effet de trois orbiteurs actifs en orbite, l’Agence spatiale européenne (ESA) également, plus un autre qu’elle partage avec l’agence russe Roscosmos. L’Organisation spatiale indienne dispose aussi d’un orbiteur. Sans oublier le rover Curiosity et l’atterrisseur InSight, de la NASA, sont toujours actifs en surface.