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Exploration martienne - Un Chinois sur Mars dans 10 ans

2020-09-14 Le 9 Kavian Royai

Le 23 juillet dernier la Chine a lancé sa première mission spatiale pour Mars avec l’envoi d’un rover chargé de faire quelques recherches scientifiques. Des astronautes chinois devraient être envoyés sur la planète rouge vers 2030. L’exploration martienne n’est qu’un aspect du vaste programme spatial chinois.

Tianwen 1, vision d'artiste © CASTC

Le 23 juillet 2020, le monde assistait au lancement de la première mission d’exploration martienne chinoise, baptisée Tianwen 1 (« Question au ciel 1 »). Avec 52 mètres de haut, 870 tonnes au décollage, la fusée Longue Marche 5, le plus puissant lanceur de la famille Longue Marche, appelée familièrement « Gros Cinq » par les internautes chinois, a décollé de la base de Wenchang, sur l’île de Hainan dans le sud de la Chine. 2 000 secondes plus tard, la sonde Tianwen 1 était déjà en orbite autour de la Terre. Il lui faudra encore 7 mois avant d’atteindre la planète rouge, et effectuer ses premières analyses.

Encore un exploit au compte des Chinois : il ne leur aura fallu que 4 ans à peine, depuis la mise en place du projet en 2016, jusqu'à cette année, pour réaliser ce projet ambitieux. Là où les États-Unis ou la Russie et l’ex-URSS tentent d’apprivoiser la planète depuis plus de 60 ans et l’Europe depuis 17 ans. En vérité, il ne s’agit pas tout à fait de la première mission chinoise. En 2011, la Chine s’était alliée avec la Russie pour envoyer la sonde Yinghuo 1 (« Luciole ») en orbite autour de Mars. Ratant son transfert d’orbite, celle-ci s’est écrasée sur la Terre en 2012. Depuis, la Chine a cherché à faire chemin seule. L’audace du projet chinois Tianwen tient donc en ce qu’il a été mené de manière indépendante, et surtout, qu’il va tenter d’effectuer en une mission « 3-en-1 » ce que les autres nations spatiales ont accompli en plusieurs décennies : envoyer une sonde en orbite autour de Mars avec à son bord un atterrisseur qui viendra se poser sur son sol, puis qui déploiera un astromobile ou rover, un robot se déplaçant sur roues, chargé d’aller plus loin dans les analyses. L’Administration spatiale chinoise n’a pas prévu de nom pour son rover. Au lendemain du décollage, elle a déclaré vouloir organiser un concours, sur le modèle de ceux organisés par la NASA (le rover américain envoyé vers Mars en juillet dernier s’appelle ainsi Perseverance, nommé sur proposition d’un collégien).

Une destination TRÈS à risque

La mission demeure donc pour la Chine éminemment risquée. Depuis les années 60, on ne compte plus les accidents survenus : erreurs au lancement, pertes de sondes parties à la dérive dans l’espace à l’approche de la planète, désintégration de l’atterrisseur dans l’atmosphère martienne lors de la descente, appareils qui s’écrasent au sol, perte du signal juste après un atterrissage réussi pour des raisons obscures…

Dans l’histoire de l’exploration spatiale, le taux de réussite des missions martiennes avoisine les 40 %.

Il faut préciser que Mars ne se tient pas toujours à la même distance de la Terre. Lorsque les deux planètes sont au plus proche, Mars se situe à 54,6 millions de kilomètres de nous, soit 140 fois la distance Terre-Lune. Une distance que mettrait 7 ans à parcourir un simple avion de ligne. Or cette position n’arrive... que tous les 26 mois. C’est ce qui a motivé autant de missions par le monde à se concentrer sur l’année 2020 : celles de l’agence spatiale américaine, la NASA, de l’agence spatiale chinoise, la CNSA, des Émirats arabes unis, la WAM, et de l’agence spatiale européenne, l’ESA. À cause de différents problèmes techniques (notamment liés à l’atterrissage), mais aussi de la pandémie de coronavirus, L’ESA aura raté le coche cette année et devra attendre 2022 pour lancer sa propre mission (qui consiste aussi en l’envoi d’une sonde et d’un rover). La distance est telle que pour les ingénieurs chinois, cibler correctement la planète rouge au terme de ce voyage reviendra à « jouer à une partie de golf au-dessus de l’Océan pacifique », cite le Quotidien du Peuple. En effet, le moindre écart dans la vitesse de l’orbiteur lors de son transfert d’orbite entre celui de la Terre vers Mars, ne serait-ce que d’1m/s, pourrait faire dévier l’engin de plus 100 000 km à l’approche de la planète rouge.

Dans l’histoire de l’exploration spatiale, le taux de réussite des missions martiennes avoisine les 40 %. Un véritable cimetière d’objets artificiels terriens divers, gisant à la surface de l’astre, est là pour l’attester. L’atterrissage est la partie la plus délicate et demande des technologies difficiles à développer. Sur 15 tentatives d’entrée dans l’atmosphère martienne, seules 8 se sont soldées par un atterrissage réussi. Après 7 mois de voyage à travers le système solaire, Tianwen 1 se placera en orbite autour de Mars. La sonde restera en orbite quelques mois, le temps d’observer la planète de loin et de trouver le point le plus approprié pour l’atterrisseur. Une fois entré dans l’atmosphère, ce dernier ne disposera que de 7 petites minutes pour passer de 20 000 km/h à 0 et éviter de s’écraser de justesse. Une descente rendue difficile par l’atmosphère martienne, peu dense, et donc n’aidant pas au freinage. Ces « 7 minutes noires », telles que les ingénieurs chinois les ont baptisées, constituent un défi d’autant plus difficile que les délais de communication entre la Terre et Mars – plus de 10 minutes – sont trop longs pour pouvoir manœuvrer l’atterrisseur depuis la base. Tianwen 1 devra donc faire preuve d’une parfaite autonomie.

Un premier « freinage brusque » sera opéré au début de la descente, lors de la séparation de l’atterrisseur avec la sonde en orbite, pour faire chuter la vitesse de celui-ci de 4,8 km/s à 460 m/s. Puis entreront en jeu les parachutes ramenant encore l’appareil à 95 m/s. Lors de la troisième étape, les détecteurs d’altitude du module devront allumer le moteur à inversion de poussée afin d’atteindre la vitesse de 3,6 m/s. Les 100 derniers mètres consisteront en un vol stationnaire afin d’éviter certains obstacles au sol. Arrivé à bon port, il restera au rover chinois 90 jours martiens d’autonomie (soit 92 jours terriens environ) pour faire ses recherches. « Les objectifs scientifiques de la mission sont principalement l’étude de la structure géologique martienne, de la structure interne de la planète, la distribution de l'eau sous forme de glace, l’étude des matériaux au sol, de l'ionosphère martienne, du climat et des caractéristiques environnementales et physiques de Mars », a déclaré Liu Tongjie, porte-parole de la première mission d'exploration de Mars et directeur adjoint du Centre d'exploration lunaire et d'ingénierie spatiale de l'Administration spatiale chinoise. La mission chinoise, à l’instar des missions américaines et européennes, prévoit également de rapporter des échantillons du sol martien. Outre l’étude du sol, il s’agira de chercher si Mars abrite ou a abrité des organismes vivants. Ceux-là seront rapportés dans la décennie 2030. Si la Chine réussit sa mission de bout en bout, ce sera encore une première mondiale.

Photo du haut : 5 mai 2018, les astronautes Nie Haisheng et Liu Wang, s'extirpant de leur capsule Shenzhou, s'entraînent en simulant une mission de survie dans le désert du Badain Jaran (Gansu). Ils doivent se préparer à toutes éventualités lors d'un retour sur Terre. © CHEN Bin/Xinhua

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