Le moteur de Mars Climate Orbiter (Crédit photo : droits réservés) La propulsion

Les sondes martiennes sont toutes équipées d'un puissant moteur capable de délivrer une poussée de plusieurs centaines de newtons. L'objectif de ce moteur n'est pas de fournir la poussée nécessaire au voyage vers Mars (la sonde reçoit l'impulsion nécessaire de la part du lanceur), mais de permettre la mise en orbite. Cette étape correspond grosso modo à un freinage. Lorsqu'elle arrive au voisinage de Mars, la sonde a en effet une vitesse élevée, incompatible avec une insertion orbitale. L'engin doit donc ralentir pour être happé par le champ de gravité martien.

Le moteur brûle en général un couple d'ergols, qui ont la propriété d'exploser spontanément dès qu'ils sont mis au contact l'un de l'autre. Ces deux carburants sont stockés dans des réservoirs spéciaux conçus pour fonctionner en apesanteur (dont la capacité définit bien souvent la durée de vie de la mission). Comme tous les lecteurs d'Objectif Lune le savent, dans l'espace, tous les liquides ont tendance à se mettre en boule. Tout comme le whisky du capitaine Haddock, les carburants des moteurs fusées n'échappent pas à la règle. Pour éviter ce désagrément, les réservoirs sont donc munis d'un système capillaire qui force les liquides à rester en contact avec les parois et les valves. Pour expulser les ergols vers le moteur, un gaz inerte (azote ou hélium), stocké dans un réservoir séparé, est injecté dans les réservoirs d'ergols. Ceux-ci sont alors chassés dans les canalisations du système de propulsion et finissent par déboucher dans la chambre de combustion ou ils s'enflamment. Cette étape de pressurisation a lieu juste avant l'allumage du moteur. Comme nous l'a tristement rappelé Mars Observer en 1993, c'est une phase critique, dont le bon déroulement conditionne la réussite de la mission.

La mise en orbite est une opération très coûteuse en énergie, la quantité d'ergols nécessaire pouvant être très importante. Deux techniques peuvent être utilisées pour diminuer la taille des réservoirs et réaliser ainsi des économies substantielles : l'aérofreinage et l'aérocapture.

L'aérofreinage est une technique qui consiste à profiter des frottements avec l'atmosphère martienne pour freiner et modifier ainsi l'orbite d'une sonde. Le moteur reste cependant nécessaire pour la mise en orbite, et le freinage atmosphérique ne débute qu'une fois la sonde autour de Mars. La phase d'aérofreinage dure en général quelques mois. La sonde Mars Global Surveyor a eu l'insigne honneur d'essuyer les premiers plâtres en 1997, mais cette technique est aujourd'hui bien maîtrisée par la NASA, comme l'a prouvé la remarquable performance de Mars Odyssey.

La deuxième technique, l'aérocapture, est encore plus prometteuse : il s'agit pour la sonde d'effectuer un plongeon périlleux dans l'atmosphère martienne pour freiner violemment et faire ainsi d'une pierre deux coups : se placer en orbite et atteindre directement l'orbite de cartographie finale sans manœuvres supplémentaires.

En savoir plus

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