Programme Mars

Le programme Mars était une série de missions spatiales de l'Union soviétique dont les sondes avaient pour objectif l'étude de la planète Mars. C'est Sergueï Korolev, père de la conquête spatiale soviétique, qui lança le programme au début des années 1960 avec la sonde Mars 1. Au total, sept sondes furent lancées, dont six au début des années 1970. Quatre sondes atteignirent leur objectif, mais aucune d'entre elles apportèrent les résultats escomptés. On doit cependant au programme Mars le premier atterrissage réussi sur la « planète rouge » le 2 décembre 1971 avec le module d'atterrissage de Mars 3.

Mars 1M/Marsnik

Une conférence, qui a eu lieu en 1956 à l’université de Léningrad[[]], effectue un état des lieux des connaissances concernant la Lune et les planètes du système solaire dans le nouveau contexte qu’ouvre l’ère spatiale. Peu après le lancement de Spoutnik 1, l’équipe de son concepteur Sergei Korolev qui est également à l’origine du lanceur Semiorka et développe les premières sondes lunaires commence à travailler sur les premières sondes à destination de Mars (type 1M) et de Vénus (type 1V). Korolev a prévu de lancer des missions vers Mars dès aout 1958 et vers Vénus dès juin 1959. L’Académie des sciences d'Union soviétique est chargée de réaliser les calculs des trajectoires. Mais les problèmes rencontrés par les sondes lunaires soviétiques imposent de repousser les lancements. Une nouvelle version du lanceur Semorkia, connue sous le nom Molnia d’après les satellites de télécommunications qu’il était chargé de lancer, est retenu pour placer en orbite les futures sondes spatiales. Les sondes spatiales de type 1M et 1V sont d’emblée des engins d’une grande sophistication, stabilisé 3 axes grâce à des viseurs d’étoiles et des gyroscopes. Korolev envisage à l’époque que les sondes larguent des atterrisseurs effectuant un atterrissage en douceur à la surface. En l’absence de données sur la composition, la densité et le profil vertical de l’atmosphère des planètes, les ingénieurs doivent se reposer sur les données collectées jusque-là par les astronomes. Celles-ci sont peu précises : ainsi les ingénieurs partent de l’hypothèse erroné d’une atmosphère de Mars dense. Pour tenir compte de ces incertitudes, il est décidé de lancer plusieurs sondes spatiales qui effectueront un simple survol de reconnaissance destiné à préciser les caractéristiques de l’atmosphère suivies par l’atterrisseur proprement dit. A l’époque les soviétiques ne disposent pas de moyens (soufflerie, …) permettant de reproduire les conditions rencontrées par la sonde spatiale durant sa rentrée atmosphérique. On tente d’effectuer des simulations en lancant des maquettes de l’atterrisseur avec des fusées-sondes R-11A. Mais finalement Korolev renonce à lancer un atterrisseur en 1960.

La série des sondes lancées vers Mars commença dès 1960 par les deux sondes Marsnik, de 650 kg chacune, qui furent toutes deux des échecs.

Mars 2MV-4

[[ File:Block L and 2MV planetary probe.jpg|thumb|Bloc L du lanceur Molnia avec une sonde spatiale de la série 2MV mise en oeuvre sans succès au début des programmes Mars et Venera.]]

Mars 2MV-4 No.1

Mars 2MV-4 No.1, aussi connue sous le nom de Spoutnik 22, est lancée le 24 octobre 1962, par une fusée Molnia, et avait pour but de faire un survol de Mars. Elle fut détruite au lancement, lors de l'explosion de l'étage supérieur de la fusée.

Mars 1

Mars 1.

• Mission : survol de Mars
• Objectifs scientifiques : étude du milieu interplanétaire (micrométéorites, champ magnétique, vent solaire et rayonnement cosmique) et de l'atmosphère martienne
• Statut de la mission : échec
• État de la sonde : piégée en orbite héliocentrique

Mars 1 est la première sonde spatiale du programme Mars. Elle est lancée avec succès le 1^er novembre 1962, mais un dysfonctionnement de son système d'orientation cause la perte des communications et met fin à la mission le 21 mars 1963.

Mars 2MV-3 No.1

Mars 2MV-3 No.1, aussi connu sous le nom de Spoutnik 24 en occident, est lancée le 4 novembre 1962 par une fusée Molnia et était destinée à atterrir sur la surface de Mars mais un dysfonctionnement du lanceur entraîna sa destruction.

Mars 2M

[[ File:Mars 1969A.jpg|vignette|Un des deux exemplaires de Mars 2M en cours d'assemblage.]]

• Mission : mise en orbite autour de Mars et atterrissage
• Objectifs scientifiques :
• Statut de la mission : échec
• État des sondes : détruites

Mars 2M No.521 et Mars 2M No.522, connues en Occident sous les noms Mars 1969A et B, sont des engins spatiaux plus lourds avec des masses de 5 tonnes. Pour lancer ces sondes spatiales les soviétiques disposent d’un nouveau lanceur beaucoup plus puissant Proton-K. Sa mise au point s’est achevée en 1968 et la fusée a déjà à son actif le lancement réussi vers la Lune des missions Zond 4, Zond 5 et Zond 6. La première sonde spatiale martienne Mars 1969A a une masse nettement plus importante que ses prédécesseurs (3,5 tonnes). Mais le lancement qui a lieu le 27 mars 1969 est un échec : le troisième étage explose en vol. La sonde jumelle 1969B est lancée quelques jours plus tard le 2 avril mais cette fois c’est le premier étage du lanceur Proton qui est victime d’une défaillance.

Mars 4M/Mars 2 et 3

Les soviétiques préparent les missions suivantes immédiatement après l’échec des missions de 1969. Initialement l’objectif assigné à ces missions est de préciser les éphémérides des planètes visitées et les caractéristiques des atmosphères pour préparer des missions vers la surface qui sont planifiées pour la fenêtre de lancement suivante. Mais la fenêtre de lancement qui doit s’ouvrir au printemps 1971 du fait des positions respectives de Mars et de la Terre est particulièrement favorable et permet d’augmenter la masse au lancement. Les soviétiques décident donc d’avancer la tentative d’atterrissage en douceur en 1971. Mais la conception du modèle de sonde spatiale M-1969 ne dispose pas d’un potentiel de croissance adaptée et les ingénieurs décident de créer un nouveau type de sonde spatiale. La nouvelle plateforme développée par le bureau d’études Babakine va constituer le nouveau standard pour les sondes spatiales soviétiques lancées vers Vénus et Mars. Le modèle 3M comprend un module central pressurisé d’un diamètre de 1,8 mètres dans lequel est logé le réservoir d’ergols. La base de ce module s’élargit en forme de champignon d’un diamètre de 2,35 mètres dans lequel est logé en position centrale un moteur-fusée KTDU-425A utilisé pour les corrections de trajectoire et la manœuvre d’insertion en orbite. Un réservoir toroïdal occupe le reste du compartiment. De chaque côté du cylindre sont fixés deux panneaux solaires haut de 2 ,4 mètres pour 1,4 mètres de large qui porte l’envergure de la sonde spatiale à 5,9 mètres. Entre les panneaux solaires sont fixés une antenne parabolique de 2,5 mètres de diamètre et sur l’autre face un radiateur du système de contrôle thermique. Les capteurs solaires, les viseurs d’étoiles, les systèmes de contrôle et de télécommunications sont également situés dans ce compartiment. A l’autre extrémité du module on trouve selon la mission une charge utile constituée selon la mission par un ensemble d’instruments (mission de type orbiteur) ou un atterrisseur protégé par un bouclier thermique de 3,2 mètres de diamètre. L’ensemble a une hauteur de 4,1 mètres. Le contrôle d’attitude comprend 3 modes : la sonde spatiale peut être stabilisée 3 axes (l’orientation dans l’espace est fixe), la surface des panneaux solaires peut être maintenue perpendiculaire à la direction du Soleil sans qu’aucun contrôle ne soit exercé dans les autres axes ou la sonde spatiale peut être mise en rotation lente (un tour toutes les 11,4 minutes) tout en maintenant les panneaux solaires perpendiculaire à la direction du Soleil. L’ensemble a une masse qui peut atteindre 4,5 tonnes que seul le lanceur lourd Proton peut placer en orbite.

Mars 2

• Mission : mise en orbite autour de Mars et atterrissage.
• Objectifs scientifiques : mesure du champ magnétique interplanétaire et des radiations en provenance du Soleil et de la Galaxie, étude de la composition atmosphérique et du relief martien, spécification du climat martien et recherche de matière organique et de vie.
• Statut de la mission :
  • orbiteur : succès ;
  • atterrisseur : échec.
• État de la sonde : abandonnée. Satellite d'observation en orbite autour de Mars et module d'atterrissage détruit.

Mars 2 est lancée avec succès le 19 mai 1971. Le 27 novembre 1971, l'atterrisseur se sépare de la sonde et pénètre dans l'atmosphère martienne avec un angle d'incidence trop important causant sa perte. Le même jour, l'orbiteur atteint son orbite de travail et poursuivit ses objectifs jusqu'au 22 août 1972, date d'abandon de la mission.

Au cours de ses 362 orbites, la sonde révéla la présence de montagnes hautes de plus de 22 kilomètres. Elle détecta la présence d'hydrogène et d'oxygène dans la haute atmosphère et une concentration en vapeur d'eau 5000 fois plus faible que dans l'atmosphère terrestre. Elle observa également de fines poussières soulevées à plus de 7 kilomètres d'altitude par des tempêtes. Elle mesura des températures de surface variant de −110 °C à +13 °C et une pression de 5,5 à 6 millibars. Enfin, elle retourna des informations sur la gravité et le champ magnétique martien.

Mars 3

[[ File:Kaluga Wikiexpedition (2016-06-11) 0490.jpg|vignette|Mars 3.]]

• Mission : mise en orbite autour de Mars et atterrissage.
• Objectifs scientifiques : mesure du champ magnétique interplanétaire et des radiations en provenance du Soleil et de la Galaxie, étude de la composition atmosphérique et du relief martien, spécification du climat martien et recherche de matière organique et de vie.
• Statut de la mission :
  • orbiteur : succès ;
  • atterrisseur : succès partiel.
• État de la sonde : abandonnée. Satellite d'observation en orbite autour de Mars et défaillance du module d'atterrissage.

Mars 3 est lancée le 28 mai 1971 et arrive sur Mars le 2 décembre 1971. Immédiatement, le module d'atterrissage est libéré et réussit à se poser à la surface de Mars, devenant ainsi le premier engin spatial à réussir un atterrissage. Malheureusement, le module soviétique est pris dans une tempête de sable, l'empêchant de communiquer avec l'orbiteur et causant finalement sa destruction. Une seule image, de très faible qualité, aura le temps de parvenir jusqu'à la Terre. Le satellite d'observation poursuit donc seul la mission, réalisant 20 orbites et améliorant ainsi notre connaissance de la « planète rouge ». La mission est arrêtée comme pour Mars 2 le 22 août 1972.

Mars 4, 5, 6 et 7

La fenêtre de lancement de 1973 ne permettait pas au lanceur Proton d'envoyer vers la planète Mars des masses aussi importantes que celles de 1971. L'Union soviétique a été obligée de revoir la configuration de ses sondes. L'idée était alors d'envoyer séparément le satellite d'observation du module d'atterrissage. Ainsi, Mars 4 et Mars 5 étaient des orbiteurs, alors que Mars 6 et Mars 7 embarquaient l'atterrisseur, mais sans le combustible nécessaire à la mise en orbite. Pour permettre la transmission des données collectées par les atterrisseurs vers la Terre, Mars 4 et Mars 5 devaient servir de relais radio. L'objectif politique des quatre sondes était de battre les Américains qui prévoyaient le lancement de leur programme Viking en 1975. Mais aucune de ces sondes soviétiques ne parvint à remplir pleinement sa mission, laissant la voie libre aux sondes américaines.

Mars 3MS

Cosmos 419

Cosmos 419.

• Mission : mise en orbite autour de Mars
• Objectifs scientifiques :
• Statut de la mission : échec
• État de la sonde : détruite

Cosmos 419 ou Mars 1971C est lancée le 5 mai 1971. Elle comporte seulement un orbiteur et était destinée à devenir le premier engin spatial à entrer en orbite autour de Mars, avant les sondes américaines Mariner 8 et 9.

Mars 4

• Mission : mise en orbite autour de Mars
• Objectifs scientifiques : étude de la composition et de la structure de la surface de Mars et de son atmosphère tout en servant de relais de transmission aux atterrisseurs
• Statut de la mission : échec
• État de la sonde : piégée en orbite héliocentrique

Mars 4 est lancée le 21 juillet 1973. Si le voyage jusqu'à Mars se déroule comme prévu, la mise en orbite est un échec. Le 10 février 1974, les rétrofusées chargées de freiner la sonde pour qu'elle puisse être capturée par le champ gravitationnel martien ne s'allument pas. Mars 4 survole donc la « planète rouge » à une altitude d'environ 2 200 kilomètres sans pouvoir s'arrêter. La sonde réussit néanmoins à prendre quelques photos et détecte pour la première fois l'ionosphère martienne.

Mars 5

• Mission : mise en orbite autour de Mars
• Objectifs scientifiques : étude de la composition et de la structure de la surface de Mars et de son atmosphère tout en servant de relais de transmission aux atterrisseurs
• Statut de la mission : succès partiel. Communications perdues au bout de 9 jours
• État de la sonde : abandonnée, en orbite martienne

Mars 5 est lancée le 25 juillet 1973 et parvient à se placer en orbite le 12 février 1974. Mais à la 22^e orbite, une dépressurisation du boitier contenant le transmetteur met fin à la mission. Les données collectées par la sonde ont permis de révéler la présence d'une couche d'ozone à 40 kilomètres d'altitude dont la concentration est 1 000 fois plus faible que celle rencontrée sur Terre et d'une forte concentration de vapeur d'eau au sud de la région de Tharsis. Mars 5 a également révélé la présence d'un champ magnétique dont l'intensité est 3000 fois plus faible que celui de la Terre.

Mars 3MP

Mars 6

• Mission : atterrissage sur Mars
• Objectifs scientifiques : étude in situ de la composition du sol et de l'atmosphère martienne
• Statut de la mission : succès partiel. Communications perdues juste avant l'atterrissage
• État de la sonde : abandonnée sur Mars

Mars 6 est lancée le 5 août 1973. Le 12 mars 1974, à une distance de 48 000 kilomètres de Mars, la sonde spatiale libère son module d'atterrissage. Malheureusement, moins de trois minutes après l'ouverture des parachutes et au moment même où les rétrofusées doivent être mises en marche, le contact avec la sonde est définitivement perdu.

Durant la descente, Mars 6 a pu néanmoins transmettre quelques informations sur la structure verticale de l'atmosphère martienne et a révélé à plusieurs reprises une concentration en vapeur d'eau plus importante que celle communément admise.

Mars 7

• Mission : atterrissage sur Mars
• Objectifs scientifiques : étude in situ de la composition du sol et de l'atmosphère martienne
• Statut de la mission : échec
• État de la sonde : piégée en orbite héliocentrique

Mars 7 est lancée le 9 août 1973. La sonde arrive à proximité de Mars le 9 mars 1974, mais le module d'atterrissage est libéré quatre heures trop tôt et passe à côté de la « planète rouge », à une distance d'environ 1 300 kilomètres, sans jamais pouvoir l'atteindre.

Mars 4NM et 5NM

• Mission : atterrissage sur Mars et retour d'échantillons
• Objectifs scientifiques :
• Statut de la mission : annulée

Mars 4NM et Mars 5NM constituent un projet ambitieux comprenant deux sondes spatiales lourdes devant être lancées après 1973 par la fusée N-1, comprenant le déploiement du rover Marsokhod et une mission de retour d'échantillons. Le projet fut annulé en 1974.

Historique des missions

Historique des lancements

Mission	Date de lancement	Objectif	Modèle de sonde	Lanceur	Fin de mission	Identifiant COSPAR	Résultats
Marsnik 1 / Mars 1960A	10 octobre 1960	Survol	1M	Molnia	Échec  : mauvais fonctionnement du troisième étage du lanceur.
Marsnik 2 / Mars 1960B	14 octobre 1960	Survol	1M	Molnia	Échec  : le troisième étage du lanceur ne s'allume pas
Spoutnik 22 / Mars 1962A	24 octobre 1962	Survol	2MV	Molnia	Échec  : désintégration du quatrième étage du lanceur.	[1]
Mars 1 / Spoutnik 23 / Mars 1962A	1er novembre 1962	Survol	2MV	Molnia	Contact perdu le 21 mars 1963 en cours de son transit vers Mars	[2]	Passe à environ 193 000 km de Mars
Spoutnik 24 / Mars 1962B	4 novembre 1962	Survol	2MV	Molnia	Échec  : désintégration du quatrième étage du lanceur.	[3]
Cosmos 21	11 novembre 1963	Survol	3MV	Molnia	Échec  : quatrième étage du lanceur ne s'allume pas.
Zond 2	30 novembre 1964	Survol	3MV	Molnia	Contact perdu le 5 mai 1965 en cours de son transit vers Mars	[4]
Zond 3	18 juillet 1965	Survol	3MV	Molnia	Contact perdu vers mars 1966 en cours de son transit vers Mars		Effectue des photos de la face cachée de la Lune
Mars 1969A	27 mars 1969	Orbiteur	M69	Proton	Explosion du troisième étage du lanceur	[5]
Mars 1969B	2 avril 1969	Orbiteur	M69	Proton	Explosion du premier étage du lanceur	[6]
Cosmos 419	10 mai 1971	Atterrisseur et rover	M71	Proton	Le quatrième étage du lanceur ne s'allume pas
Mars 2	novembre 1971	Orbiteur et atterrisseur	M71	Proton	L'atterrisseur s'écrase à la surface	[7]	L'orbiteur fonctionne du 27 novembre 1971 jusqu'au 22 aout 1972
Mars 3	2 décembre 1971	Orbiteur et atterrisseur	M71	Proton	L'atterrisseur n'atteint pas la surface	[8] [9]	L'orbiteur fonctionne du 2 décembre 1971 jusqu'au 22 aout 1972
Mars 4	21 juillet 1973	Orbiteur	M-73	Proton-K	Insertion en orbite ratée le 10 février 1974, simple survol	[10]
Mars 5	février 1974	Orbiteur	M-73	Proton-K	Insertion en orbite martienne réussie mais durée de vie brève (16 jours)	[11]	L'orbiteur fonctionne u 12 au 18 février 1974
Mars 6	12 mars 1974	Survol et atterrisseur	M-73	Proton-K	Atterrisseur perdu à l'arrivée sur le sol martien	[12]
Mars 7	9 mars 1974	Survol et atterrisseur	M-73	Proton-K	Ne parvient pas à s'insérer en orbite autour de Mars le 9 mars 1974	[13]
Phobos 1	7 juillet 1988	Orbiteur et atterrisseur lune Phobos	Phobos	Proton-K	Perdu le 2 septembre 1988 durant la transit vers Mars à la suite d'une erreur humaine
Phobos 2	12 juillet 1988	Orbiteur et atterrisseur lune Phobos	Phobos	Proton-K	Perdu en orbite martienne avant la descente sur le sol de Phobos		orbiteur fonctionne du 29 janvier au 27 mars 1989
Mars-96	16 novembre 1996	Orbiteur et atterrisseur		Proton-K	Échec : mauvais fonctionnement du quatrième étage du lanceur

Notes et références

Bibliographie

• (en) Wesley T. Huntress et Mikhail Ya. Marov, Soviet robots in the Solar System : missions technologies and discoveries, Springer Praxis, 2011 (ISBN 978-1-4419-7898-1)
• (en) Brian Harvey et Olga Zakutnayaya, Russian space probes : scientific discoveries and future missions, Springer Praxis, 2011 (ISBN 978-1-4419-8149-3)
• (en) Brian Harvey, Russian planetary exploration : history, development, legacy and prospects, Springer Praxis, 2007 (ISBN 978-0-387-46343-8)
  Historique des missions interplanétaires russes des débuts jusqu'en 2006
• (en) Paolo Ulivi et David M Harland, Robotic Exploration of the Solar System Part 1 The Golden Age 1957-1982, Springer Praxis, 2007 (ISBN 978-0-387-49326-8)
  Description détaillée des missions (contexte, objectifs, description technique, déroulement, résultats) des sondes spatiales lancées entre 1957 et 1982.

Annexes

Articles connexes

• Exploration de la planète Mars
• Sonde spatiale
• Mars

Liens externes

• (en) Missions to Mars, sur le site de la NASA
• (en) The Difficult Road to Mars - A Brief History of Mars Exploration in the Soviet Union, de V.G. Perminov