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La mission EnVision va devoir « aérofreiner » dans l’atmosphère de Vénus

EnVision Vénus ESA
Illustration d'une sonde autour de Vénus. Crédits : ESA

La mission EnVision de l’ESA, qui prévoit de visiter Vénus à la fin de la décennie, n’aura pas beaucoup de carburant dans ses réservoirs. Pour opérer ses manœuvres, la sonde va donc devoir aérofreiner dans l’atmosphère de la planète. En quoi cette technique consiste-t-elle ?

Quatre missions se préparent actuellement autour de Vénus. Deux d’entre elles, DAVINCI+ et VERITAS, sont pilotées par la NASA. Une autre est actuellement développée par la Chine, tandis que la dernière, baptisée EnVision, sera proposée par l’Agence spatiale européenne (ESA).

Tous ces projets, dont les lancements sont prévus au cours de la décennie, seront complémentaires, chacun embarquant des instruments différents dans le but de mieux appréhender la trajectoire évolutive de cette planète. Les données recueillies dans le cadre de missions précédentes laissent en effet à penser que bien qu’elle soit aujourd’hui très inhospitalière à la vie, Vénus était jadis très similaire à la Terre.

La sonde EnVision embarquera avec elle des systèmes radars capables de percer l’atmosphère épaisse de la planète pour analyser les types de roches au sol. Le vaisseau sera également en mesure de scruter les traces de son ancienne tectonique des plaques et les reliques de son activité volcanique susceptibles d’avoir déclenché l’effet de serre ayant asséché la planète. Enfin, autre objectif sera de savoir si Vénus est encore géologiquement active ou non.

La technique de l’aérofreinage

Pour effectuer toutes ces recherches, la sonde EnVision va devoir se placer correctement autour de la planète. En général, ces manœuvres orbitales sont effectuées grâce aux déclenchements réguliers de moteurs permettant d’élever, d’abaisser ou même d’orienter la trajectoire du vaisseau. Cependant, ce n’est pas la seule technique disponible.

Dans le but de ralentir et abaisser progressivement son orbite à travers l’atmosphère chaude et épaisse de la planète, EnVision (qui aura la taille d’une camionnette) va devoir effectuer une manœuvre spéciale appelée aérofreinage. Concrètement, cela consiste à utiliser la traînée atmosphérique pour ralentir un vaisseau.

« Le vaisseau sera injecté sur l’orbite de Vénus à très haute altitude, à environ 250 000 km, puis nous devrons descendre sur une orbite polaire à 500 km d’altitude pour les opérations scientifiques« , détaille Thomas Voirin, responsable de l’étude EnVision. « Cependant, étant donné que nous volerons à bord d’une fusée Ariane 6.2, nous ne pourrons nous permettre tout le propulseur supplémentaire qu’il faudrait normalement pour abaisser notre orbite ». C’est pourquoi la technique de l’aérofreinage paraît tout indiquée.

EnVision effectuera plusieurs milliers de ces passages dans l’atmosphère de Vénus pendant environ deux ans.

EnVision vénus aérofreinage
Une illustration de la sonde européenne EnVision. Crédits : ESA

Un processus maîtrisé sur Mars, mais Vénus est différente

La technique a été effectuée par plusieurs engins sur Mars, tels que Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) et ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO). Sur Vénus, c’est en revanche plus compliqué en raison de l’atmosphère ultra-épaisse de la planète, mais pas que. La gravité de Vénus est également près de dix fois supérieure à celle de Mars. Cela signifie que les vitesses seront environ deux fois plus élevées. En conséquence, EnVision va devoir cibler un régime d’aérofreinage plus faible, ce qui entraîne une phase d’aérofreinage deux fois plus longue.

L’ESA teste actuellement plusieurs matériaux candidats capables de résister en toute sécurité à ce processus difficile de « surf atmosphérique ». Les résultats de ces travaux sont attendus à la fin de cette année.

Notez que ce ne sera pas la première fois qu’un vaisseau spatial utilisera l’aérofreinage auprès de Vénus. La sonde Venus Express de l’ESA a en effet déjà effectué un aérofreinage expérimental au cours des derniers mois de sa mission en 2014. Cela avait permis de recueillir des données précieuses sur cette technique.