Les avancées technologiques du 20ème siècle (voir Moyens de propulsion), et les succès des explorations spatiales ont permis d’élargir considérablement la connaissance du domaine spatial. Mais la soif de connaissance de l’Homme ne s’arrête pas là, et, vers la fin du XXème siècle, une nouvelle destination est fixée : la planète Mars.
L’exploration Martienne présente indéniablement un intérêt scientifique : la planète Rouge permet de comprendre le passé, le présent et peut-être le futur de la planète Terre. De plus, sa relative proximité en fait une cible idéale pour une éventuelle colonisation humaine. Récemment, des images prises par les orbiteurs montrent de grands canaux asséchés, ce qui peut démontrer la présence passée d’eau liquide sur Mars, et, à l’extrême, d’êtres vivants.
Figure 1 - Comparaison entre la Terre et Mars.
L’intérêt des grandes puissances pour la planète Mars remonte à 1960 : depuis cette période, plus de 38 sondes ont été envoyées :
- 18 soviétiques (programmes « Marsnik » et « Mars »), deux succès
- 17 américains, 12 succès (les séries Viking et Mariner, Mars Exploration Rover et Phoenix)
- Une tentative japonaise, Nozomi, qui a échouée
- Une mission européenne (Mars Express) réalisée avec succès
L’exploration de Mars, comparée à celle de la Lune, n’est pas un projet simple à mettre en œuvre. Il nécessite des moyens techniques et financiers importants, ainsi que d’un système d’organisation efficace, pour gérer des missions pouvant durer plusieurs années. A cela s’ajoute les difficultés inhérentes à l’exploration en elle-même :
- La distance (au minimum 50 millions de km) qui engendre des difficultés de communication (40min de décalage entre l’émission sur Mars de l’information et sa réception sur Terre), et lance un défi technique sur les moyens de propulsion utilisés (le vaisseau spatial doit être autonome pendant près de deux ans). Des solutions sont possibles pour contourner ces difficultés, par exemple, les vaisseaux pour Mars pourraient être lancés depuis la Lune, d’où la nécessité d’une base sur notre satellite.
- Des dangers sur la planète : atmosphère hostile à la vie (forte proportion de dioxyde de carbone, pas de dioxygène, pas de protection contre les rayonnements ultraviolets, température comprise entre -143 °C et 27 °C). Ce n’est pas nécessairement un problème pour les missions non habitées, mais cela pose de gros problèmes pour envoyer le premier homme sur Mars.
La perte de nombreux vaisseaux montre que, même avec les technologies actuelles, l'exploration de la planète rouge reste une entreprise délicate où le moindre incident peut provoquer l'échec de la mission. Le bilan de l'exploration de Mars est d'ailleurs plutôt mitigé : deux tiers des missions ont échoué et seulement cinq des quinze tentatives d'atterrissage ont réussi (Viking 1 et 2, Mars Pathfinder et les deux MER). D’où la nécessité de financements solides, ce qui réduit considérablement le nombre d’Etats prétendants à une exploration de Mars.
1. Les premières missions
L’exploration de la planète Mars a pris une place importante dans les programmes spatiaux mondiaux. Elle est notamment l’un des buts affichés lors de la course à l’espace (voir Contexte historique : Course à l’espace).
Figure 2 - La sonde Marsnik I (Mars 1690A), le premier vaisseau à avoir pour objectif la planète Rouge. Le lancement fut un échec.
Et c’est une fois de plus l’URSS qui, fort de son succès avec le satellite Spoutnik I, ouvre la marche avec son programme Marsnik, lancé en 1960. Deux sondes furent envoyées dans le cadre de ce programme, Mars 1960A et Mars 1960B, toutes deux ayant été détruite au décollage. Même si le but officiel n’était que d’approcher la planète Mars, sans faire atterrir la sonde ni la mettre en orbite, ce programme reste le premier ayant pour objectif le voyage jusqu'à la planète Mars.
Figure 3 - La sonde Mariner 4.
Le premier survol réussi de Mars fut réalisé par les Etats-Unis. Le 28 novembre 1964, la sonde Mariner 4 est lancée vers Mars, 20 jours après l’échec de Mariner 3. Elle atteint son but en juillet 1965 et nous envoie les toutes premières images de la planète Rouge (voir Fig. 4). Le succès de cette mission montre l’avancée technologique indéniable des Etats-Unis, et les replacent en bonne position dans la course à l’espace, après les nombreuses réussites soviétiques.
Figure 4 - La toute première photographie de la surface de Mars, prise par Mariner 4. Des cratères sont visibles.
De 1970 à 1990, l'Union Soviétique témoigne un grand intérêt pour l'exploration de Mars avec une dizaine de missions en direction de Mars dans le cadre des projets Mars (sondes Mars 1971C, Mars 2 à Mars 7) et Phobos (sonde Phobos I et II). Cependant, ces missions furent marquées par un important taux d'échec (sur les 10 missions des programmes Mars et Phobos, seulement deux (Mars 2 et 3) ont réussi). Pendant ce temps, les Etats-Unis enchainent les succès avec leurs deux sondes Viking I et II qui atterrissent avec succès sur la planète Rouge respectivement le 20 Juillet 1976 et le 3 Septembre 1976. Après ces deux réussites totales, le programme d’exploration Américain de Mars sera mis en suspens jusqu’en 1992.
Les Etats-Unis reprennent leur programme d'exploration de la planète Rouge avec le lancement de la sonde Mars Global Surveyor (MGS), 20 ans après le succès final du programme Viking. Ce lancement marque le début d'une période riches en découvertes, avec un taux de succès des missions approchent les 100% (bien supérieur aux missions soviétiques).
2. Mars Pathfinder
Figure 5 - La fusée Delta II propulsant Pathfinder vers Mars, le 4 décembre 1996.
Figure 6 - La surface de Mars photographiée par Pathfinder.
Le vaisseau Mars Pathfinder marque un véritable tournant dans l'exploration Martienne des Etats-Unis. C'est le premier rover (Véhicule d'exploration télécommandé) à avoir atteint la surface de Mars sans s'écraser et à être opérationnel.
Il a été lancé le 4 décembre 1996. Il atterrit sans incident sur la surface de Mars le 4 juillet 1997 (inaugurant le premier système d’atterrissage amorti par airbag, repris lors des missions suivantes). Dès lors, le vaisseau libère un petit robot téléguidé, appelé Sojourner, chargé d’explorer la surface Martienne. Il réalisera même des photographies de la surface (voir Fig. 6) ainsi que des analyses chimiques sur les roches superficielles.
3. Des succès récents : Spirit, Opportunity et Phoenix
Figure 7 - La fusée Delta II propulse Phoenix vers Mars le 4 août 2007.
Les robots Spirit et Opportunity, lancées respectivement le 10 juin 2003 et le 8 juillet 2003 par la NASA, représentent certainement la mission la plus avancée jamais réussie sur Mars : grâce aux nombreux instruments de mesure qu’ils embarquaient (Multiples caméras, spectromètres, capteurs de température et de pression, etc.), on a pu, par exemple, déterminer la composition des roches de Mars ainsi que la composition précise de son atmosphère. Ils sont aujourd’hui encore en activité, et continuent de nous envoyer des photographies et des données sur la composition de la planète Rouge.
Encore plus récemment, l’atterrisseur Phoenix atteignait Mars, le 25 mai 2008, après 9 mois de vol. Il embarque un véritable laboratoire (spectromètres, microscopes, conductimètres). Il permettra notamment de nous fournir de plus amples informations quant à la présence d’eau liquide sur Mars (pour l’instant non détectée), et la présence surprenante de traces de méthane, gaz instable, ce qui implique une source de production sur la planète.
Malheureusement, la dernière communication établie entre la Terre et la sonde Phoenix date du 2 novembre 2008. Elle est depuis considérée officiellement comme perdue, bien qu'un mode de survie ait été programmé, permettant de réinitialiser l'électronique de la sonde au terme de l’hiver martien. Sa mission aura au final duré plus de cinq mois.
4. Les missions futures
Après les succès inégalés des missions américaines de reconnaissance Spirit et Opportunity, beaucoup de scientifiques et d’ingénieurs se posent actuellement la question de la faisabilité d’une mission habitée vers Mars. Le sujet est pourtant étudié depuis longtemps mais n’a donné pour l’instant lieu à aucune concrétisation, et a surtout fait le bonheur des auteurs de science-fiction de l’époque.
Figure 8 - Vue d'artiste d'une mission habitée à la surface de Mars.
Cependant, à l’aube du 21ème siècle, l’idée est revenue dans les esprits des dirigeants des grandes agences spatiales. Les avancées technologiques récentes, notamment en matière de propulsion, rendent la planète rouge toujours plus proche de la Terre.
La NASA, l’agence spatiale Américaine, a déjà prévu un agenda d’exploration s’étendant sur un demi-siècle. Il est divisé en plusieurs grandes étapes : la priorité, pour le moment, est de terminer la réalisation de la Station Spatiale Internationale, débutée en 1998. Elle sera probablement achevée en 2011. La seconde phase prévoit l’établissement d’une base sur la Lune, dont la construction débuterait en 2018, qui servira de base de lancement pour la troisième phase, c’est-à-dire les premières missions habitées vers Mars, prévues pour 2035.
L’ESA, quand à elle, possède son propre programme d’exploration, appelé Aurora. Il prévoit, dans un premier temps, l’envoi d’ExoMars, le premier rover d’exploration Européen sur Mars, en 2011, puis, en 2016, la mission Mars Sample Return menée conjointement avec la NASA, devant rapporter sur Terre les premiers échantillons du sol Martien. Il prévoit aussi le retour de l’Homme sur la lune en 2024, et le premier humain sur Mars en 2033.
L’ESA recrute en ce moment des volontaires pour une simulation d’un vol spatial de 520 jours.
- Aurora’s roadmap to Mars : http://www.esa.int/esaCP/SEMXZY274OD_index_0.html
- L'ESA recrute pour des "Missions vers Mars" simulées : http://www.techno-science.net/?onglet=news&news=4203
- Exploration of Mars : http://en.wikipedia.org/wiki/Exploration_of_Mars
- President Bush Announces New Vision for Space Exploration Program : http://history.nasa.gov/Bush%20SEP.htm
- Mars Exploration Rover Mission : http://marsrovers.jpl.nasa.gov/home/index.html
- Aurora Exploration Programme : http://www.esa.int/esaMI/Aurora/index.html
- Mars Pathfinder : http://www.nirgal.net/pres_mpf1.html