L’épopée martienne des sondes Viking

Mars, 4ème planète du système solaire après la Terre, a toujours fasciné et laissé penser de nombreuses suppositions quant à l’existence de la vie, suscité de nombreux scénarios de sciences-fiction. Lorsque l’exploration spatiale, après que les succès de lancements de satellites, étaient désormais bien confirmés, il ne fallait plus se contenter de l’orbite terrestre, ni même de la Lune.
l’URSS et la NASA américaine avaient les mêmes ambitions, stimulées par la Guerre Froide, de commencer par Mars.
On sait peu de choses sur les sondes soviétiques, mais elles ont essuyé de très nombreux échecs. Néanmoins, Mars 3, en 1971, parvient à s’y poser et même à envoyer une photo, mais partielle et de si mauvaise qualité qu’elle est inexploitable, du fait que la sonde n’a pu émettre qu’une vingtaine de secondes et s’arrêter. On soupçonne des vents violents qui ont dû renverser la sonde… Mars 1, en 1963, avait réussi à quitter l’orbite terrestre, mais non loin de Mars, elle est devenue muette, parvenant toutefois à envoyer avant son arrêt quelques données scientifiques…
Côté américain, la NASA connaît aussi quelques échecs, en proportions moindres, ce qui va lui permettre de tirer son épingle du jeu. La sonde Mariner 3 qui devait inaugurer une belle série, ne peut se déployer ni fonctionner correctement suite à une mauvaise éjection de la coiffe de protection. Sa soeur jumelle, Mariner 4, connaîtra un premier succès. lancée en Novembre 1964, elle s’approche de Mars en Juillet 1965 et effectue 21 photos sur les 22 prévues (la 22ème ne sera que partielle), entre 10000 et 15000 km d’altitude. Pour l’anecdote, les photos étaient enregistrées sur une bande magnétique et renvoyées vers la Terre avec un taux de transfert de 8,3 Mo (Méga octets), si bien qu’il a fallu un peu plus d’une semaine pour toutes les recueillir, à raison de 8 heures environ par photo ! Et les ingénieurs, impatients de les étudier, ont réalisé, après maints découpages, collages et épuisements de crayons de couleur pour donner l’idée de ce à quoi pouvait ressembler la planète ! Pour sauvegarde, les 21 photos 1/2 ont été à nouveau recollectées depuis la sonde. Après épuisement de son carburant, la sonde s’est tue en Décembre 1967. Une longévité de 3 ans inespérée pour l’époque !
Mariner 6 (lancée en Mars 1969) et 7 (lancée le mois suivant), améliorées par rapport à Mariner 4, renverront respectivement 49 et 93 photos de Mars. La qualité des images s’affine et le taux de transfert s’accélère, chaque photo s’obtient en 5h. Mais c’est Mariner 9 qui donnera un véritable aperçu de Mars, avec de nouvelles améliorations et davantage d’instruments scientifiques perfectionnés. A l’origine, ce devait être Mariner 8, mais son lancement en Mai 1971, suite à des défaillances et un effet domino, font retomber la sonde dans l’océan ! Mariner 9 n’en était que la doublure, mais ne connaîtra pas de problèmes techniques. Lancée le 30 Mai 1971, soit 3 semaines après sa soeur malchanceuse, elle se met réellement en orbite martienne le 14 Novembre (alors que les précédentes Mariner n’ont fait que la survoler) et devient ainsi le premier satellite artificiel d’une autre planète. Les images renvoyées, bien qu’encore améliorées, renvoient un paysage désespérément fade et uniforme. Les ingénieurs et scientifiques comprennent ensuite que l’orbitation de Mariner 9 coïncide avec une tempête martienne qui gâche la visibilité. Mais puisque la sonde avait d’autres instruments scientifiques, autant en profiter pour les activer et étudier réellement le phénomène ! Finalement la tempête se calme début 1972 et les photos montrent désormais clairement le relief de Mars. Puis Mariner 9 meurt par épuisement de gaz propulseur le 27 Octobre 1972, après avoir retransmis plus de 7300 photos ! Aujourd’hui encore elle tourne autour de Mars sur une « orbite-poubelle » destinée à entraîner néanmoins sa chute au bout d’une cinquantaine d’années (soit vers 2022), afin d’être sûr d’éviter toute contamination par des micro-organismes terrestres (malgré le conditionnement en salle stérile et en se souvenant du staphylocoque doré retrouvé sur les instruments de la sonde lunaire Surveyor 3 rapportés par les astronautes d’Apollo 12…)

Sonde de type Mariner


On estimait enfin faisable l’idée de poser un voire plusieurs atterrisseurs sur Mars, maintenant qu’on connaissait mieux sa surface grâce aux explorations précédentes en très haute altitude et orbite. Les Soviétiques tentaient déjà d’exploiter cette opportunité, mais leurs sondes, Mars 1 à Mars 7, entre 1971 et 1973, ont échoué à des stades divers de leurs missions et n’ont pas pu transmettre toutes leurs données (photos, mesures…), ce qui les poussent à arrêter un certain temps l’exploration martienne. La NASA va donc récupérer l’occasion d’être la première à réussir un atterrissage non habité sur Mars. Dans le cadre du programme Voyager (qui ne concernait pas que les 2 sondes interplanétaires du même nom mais tout un ensemble) réduit puis rebaptisé Viking, 2 couples de sondes (Orbiteur + atterrisseur) très complexes et remplies d’instruments scientifiques et caméras couleur très perfectionnés vont être lancés en 1975. Les orbiteurs, dont la forme et la structure sont hérités des Mariner (boîte octogonale reliée à 4 longs panneaux solaires en croix) , étudieront la surface de Mars dans un premier temps pour choisir un site d’atterrissage convenable pour leurs atterriseurs. Un troisième atterrisseur Viking, strictement identique à ceux envoyés sur Mars, restait sur Terre, en fonctionnement et comme témoin afin d’aider le centre de contrôle à résoudre d’éventuelles défaillances à distance.
Viking 1 est lancé le 20 Août 1975, suivi de Viking 2 le 9 Septembre. Viking 1 s’insère en orbite le 19 Juin 1976 après 10 mois de voyage sans incident. Ce n’est que 5 jours après que les premières photos de Mars d’abord noires et blanches puis en couleurs, sont envoyées. Pour l’atterrissage, on avait pensé au 4 Juillet, date anniversaire de l’indépendance des Eats-Unis, mais le site choisi après étude approfondie était trop accidenté, les scientifiques en trouvent un autre mieux approprié et décident d’y envoyer l’atterrisseur à une autre date symbolique : le 20 Juillet. En effet, 7 ans auparavant, Neil Armstrong était le premier homme à marcher sur la Lune. Ainsi, à 8h51, l’atterrisseur, encore dans son bouclier thermique, est séparé de l’orbiteur (on parlera dès lors de VO pour Viking Orbiteur et VL pour Viking Lander afin de les distinguer, avec les numéros respectifs des missions). la descente suit un processus où les parties du bouclier se séparent une à une, puis les parachutes s’ouvrent au fur et à mesure de la descente, qui s’effectue en 3 heures environ. VL1 atterrit sans mal, sur Chryse Planitia, certains de ses instruments s’activent, en particulier l’antenne parabolique et les caméras qui envoient moins d’une minute après l’arrivée la toute première photo du sol martien jamais prise, en noir et blanc, et qui du fait de la distance Terre-Mars à ce moment-là, a mis 20 minutes à parvenir à la Terre, puis juste après, une photo panoramique du paysage martien où apparaîssent quelques éléments de la sonde, révélant en même temps leur bon état. Ce n’est que le lendemain que la première photo couleur est transmise, mais lorsque le drapeau américain sur la sonde apparaît avec un fond étoilé violet et des rayures jaunes, les photos ont été retouchées et les caméras recalibrées depuis. Seul raté, le sismomètre qui n’a jamais pu fonctionner, et le bras télescopique, d’abord coincé par une goupille, fini par éjecter celle-ci à force de mouvements commandés au sol et à fonctionner normalement au bout de 5 jours. En fait VL1 fonctionnera un peu plus de 6 ans alors qu’il était censé être opérationnel sur 3 mois seulement. Fonctionnant avec des batteries autorégénératives devant être mises à jour régulièrement depuis la Terre, une erreur dans le code d’un de ces programmes a fait que celui-ci une fois envoyé s’est inscrit dans le logiciel interne de l’antenne parabolique au lieu de celui des batteries, provoquant son dérèglement et une perte de contact impossible à rétablir depuis le 14 Novembre 1982, et malgré 6 mois d’efforts vains ensuite. Il a d’ailleurs été le dernier Viking à fonctionner, les 2 orbiteurs et le VL2 ayant déjà rendu l’âme…

Atterrisseur Viking avec le célèbre astrophysicien Carl Sagan, ce qui permet de se rendre compte des proportions


Avant cela, Viking 2 arrive à son tour en orbite et sans problème le 7 Août 1976 et de la même manière que son jumeau, atterrit après choix minutieux du site le 3 Septembre, mais avec un peu plus de soucis. Le système principal de chargement des batteries de VL2 refusant de s’activer, celui de secours se déclenche heureusement. Ensuite, la partie supérieure du bouclier de protection reste accroché à l’orbiteur ! Ce qui dérègle provisoirement son orientation, pendant 4 heures, et du coup retarde la retrasmission des premières images de VL2. Puis VL2 a atterri sur un site plus caillouteux, d’Utopia Planitia, ce qui a fait qu’un de ses pieds est posé sur une pierre et que VL2 est légèrement de travers, en témoignent les photos.
Les orbiteurs, pendant ce temps-là, continuent photos et données scientifiques et tant qu’on y est, VO1 étudie Phobos, une « lune » de Mars, le 12 Février 1977, en s’en approchant à 90 km seulement. VO1 prend également une curieuse photo sur la région de Cydonia : une forme représentant un visage humain et qui lassait les scientifiques perplexes. Ils ont fini par considérer qu’un caprice de la nature et le soleil rasant au moment de la prise de vue ont donné cette étrange impression… D’autant que dans les années 2000, la sonde Mars Global Surveyor, qui a succédé depuis longtemps aux Viking et Mariner avec d’autres orbiteurs, et disposant de caméras ultra précises, a refait une photo dans un autre angle d’orientation qui confirme qu’il ne s’agit que d’une illusion d’optique. VO1 s’arrête le 7 août 1980, son propergol s’étant épuisé. Sentant sa fin venir, VO1 a été mis sur une orbite-poubelle avant désactivation du sol et sa chute devrait intervenir vers 2020-2025, pour être sûr de ne pas contaminer Mars avec les micro-organismes terriens et fausser les résultats des atterrisseurs et rovers qui viennent dès 20 ans plus tard. Mais VO2 est celui qui meurt en premier, car contrairement à VO1 dont l’épuisement de propergol a été normal, une fuite de gaz propulseur a accéléré le processus et le centre de contrôle a pris les devants en mettant VO2 au rebut orbital puis en le désactivant, le 25 Juillet 1978. Avant cela, en Octobre 1977, VO2 a eu le temps d’en profiter pour étudier l’autre « lune » martienne, Deimos, jusqu’à 14 km d’altitude. Quant à VL2, ses batteries tombent définitivement en panne, le 11 Avril 1980.

Le « visage » pris par VO1, puis par Mars global Surveyor

  

Quelques photos prises par les atterrisseurs Viking

Paysage et parties de la sonde (capot des batteries, bras télescopique)

Toute première photo de Mars juste après l’atterrissage de VL1

Le paysage martien avec quelques éléments du VL1 (à gauche capot protecteurs des batteries, au milieu les mires de calibrage des caméras, carrés multicolores, en haut l’antenne parabolique)

Les 2 atterrisseurs Viking se trouvent à un peu plus de 6700 km de distance (l’équivalent de la distance Paris-Guadeloupe !). En 2006, la sonde Mars Reconnaissance Orbiter photographie les site où se trouvent VL1, puis VL2 et la résolution très élevée permet d’y distinguer chaque atterrisseur, comme un point blanc brillant avec une ombre attenante.
Un projet de Viking 3 avait été étudié, sous forme de rover, mais en gardant globalement la forme des précédents atterrisseurs, a été finalement abandonné.
Pour ce qui est des résultats scientifiques, Mars n’a jamais été étudiée aussi intensément et bien que les mini-laboratoires intégrés aux 2 atterrisseurs n’aient trouvé aucune forme de vie, les résultats des recherches couplés à la longévité de chaque sonde ont dépassé les espérances. Les orbiteurs ont récolté à eux 2 plus de 52000 photos, les atterrisseurs ont étudié de près la météorologie (vitesse et fréquence des vents, pression, température…), la géologie, la chimie de l’atmosphère et du sol martiens, l’activité sismique (que seul VL2 a pu étudier, le sismomètre de VL1 n’ayant jamais pu être déclenché…)

Localisation de VL2, puis VL1, par Mars Reconnaissance Orbiter

  
Les températures sont bien plus froides que sur Terre, avec une différence entre le jour et la nuit où celle-ci est plus froide, car l’atmosphère est moins dense que sur Terre, et les vents soufflaient moins fort que les tempêtes repérées par Mariner 9 en 1971 ne le laissaient croire… L’activité sismique est assez élevée, mais aucun des atterrisseurs n’a pu trouver de formes de vie.
D’autres sondes, atterrisseurs et rovers leur ont succédé, après 20 ans d’absence, dès 1997, et ont continué en différents endroits de Mars leurs investigations avec des appareils, caméras et instruments encore bien meilleurs, ainsi qu’une grande longévité (le rover Opportunity roule sur Mars depuis 14 ans, bien qu’actuellement les conséquences d’une récente et forte tempête martienne aient grandement freiné son fonctionnement…) et certains d’entre eux ont trouvé non pas la vie, mais des éléments chimiques favorables au développement de la vie. Mais les recherches ne sont pas terminées et l’exploitation des données est toujours en cours depuis 1976 ! Mars n’a pas fini de nous étonner…

Viking Mars Mission (anglais)

Viking Preservation Project (anglais)

Viking Archives Collection

Nirgal

One comment to L’épopée martienne des sondes Viking

  • BIORT Christiane  says:

    Bonjour et Bises à THOMAS ..qui veut partir sur , et voir  » Mars  » ! Une très grande et longue aventure …que je lui souhaite BELLE ..Mais non sans inquiétude …puisque ce sera long : Aller , sur place , et retour ..c’est un peu « l’angoisse  » pour ses Admiratrices ! Bonne recherche à tous …pour qu’il revienne en forme .Bien affectueusement …

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