L’Europe et le Japon s’envolent vers Mercure

L’Europe et le Japon s’envolent vers Mercure

Dans la nuit du 19 au 20 octobre, Ariane 5 a lancé avec succès la sonde BepiColombo. Au terme d’un voyage de 7 ans, elle placera autour de Mercure 2 orbiteurs (un européen et un japonais), afin d’étudier la planète la plus proche du Soleil.

BepiColombo s’annonce comme l’une des plus ambitieuses missions d’exploration planétaire de l’Agence Spatiale Européenne (ESA). Menée en collaboration avec l’agence japonaise JAXA, cette étude de la planète Mercure a nécessité une vingtaine d’années de réflexion et de préparation ! Ce 19 octobre à 22h45, heure locale du Centre Spatial Guyanais, le lanceur européen Ariane 5 a quitté Kourou en emportant à son sommet les 4 tonnes de BepiColombo.

Atteindre Mercure : ce n’est pas simple !

On pourrait croire que voyager vers Mercure s’avère plus facile que, par exemple, vers Mars ou Jupiter. Il n’en est rien car une sonde envoyée vers la planète la plus proche du Soleil doit constamment lutter contre l’intense attraction gravitationnelle de notre étoile. Günther Basinger, directeur de la science à l’ESA, le rappelle d’ailleurs en ces mots : «l’un des défis les plus importants à relever est la gravité considérable exercée par le Soleil, ce qui rend particulièrement difficile l’insertion d’un véhicule spatial sur une orbite stable autour de Mercure. En effet, il faudra constamment exercer un freinage afin de garder sous contrôle la trajectoire».
Que ce soit du freinage ou une accélération, en astronautique on parle de delta-v et il faut normalement utiliser la propulsion de l’engin donc du carburant. Pour faire simple, le propulseur «pousse» dans le sens du déplacement pour accélérer et dans le sens inverse pour freiner et obtenir le delta-v voulu. En raison de l’attraction gravitationnelle du Soleil, la perte de vitesse (freinage) nécessaire pour placer un engin autour de Mercure exigerait une masse importante de carburant. La solution est un voyage long qui va passer par des survols répétés de plusieurs planètes afin d’utiliser leur attraction gravitationnelle pour freiner «gratuitement».
Pour mener à bien ce périple de 7 ans, les ingénieurs ont choisi pour BepiColombo une architecture audacieuse. Les 2 orbiteurs avec leurs instruments scientifiques (le MPO européen et le MMO japonais) voyagent ensemble, portés par le MTM (Mercury Transfer Module). MPO signifie Mercury Planetary Orbiter et MMO Mercury Magnetospheric Orbiter.

Les principaux éléments BepiColombo. Son nom rend hommage à Giuseppe Colombo (1920-1984), un mathématicien et ingénieur italien qui calcula pour la NASA la trajectoire de mariner 10, première sonde envoyée vers Mercure. Bepi vient du fait que c’était le surnom de ce scientifique. Crédit : ESA/Cité de l’espace

Les principaux éléments BepiColombo. Son nom rend hommage à Giuseppe Colombo (1920-1984), un mathématicien et ingénieur italien qui calcula pour la NASA la trajectoire de mariner 10, première sonde envoyée vers Mercure. Bepi vient du fait que c’était le surnom de ce scientifique.
Crédit : ESA/Cité de l’espace

L’ensemble n’a pas pu être amené au Centre Spatial Guyanais en une seule fois tant il est imposant ! À Kourou, les techniciens ont donc «reconstruit» BepiColombo avec l’aide des équipes techniques d’Airbus Defence and Space (maître d’œuvre pour l’ESA), de Thales Alenia Space (sous-traitant principal) et de la société japonaise NEC qui a construit le MMO pour la JAXA. Voir la vidéo ESA ci-dessous.

Cet assemblage délicat achevé, le temps de l’envol est enfin venu. Il fallait toute la puissance d’Ariane 5 pour placer les 4 tonnes de BepiColombo sur une trajectoire l’amenant à quitter l’influence gravitationnelle de la Terre. Ci-dessous, la vidéo du décollage qui s’est déroulé le 19 octobre à 22h45 heure de Kourou, soit le 20 octobre à 03h45 heure française.

Alors que nous publions cet article, l’ESA a confirmé que les opérations liées au lancement de BepiColombo se sont déroulées comme attendu. La sonde a déployé ses panneaux solaires et accompli une première transmission radio avec la Terre à 04h21 heure française. L’explorateur robotique va s’éloigner de notre planète en utilisant une propulsion chimique classique puis basculera sur ses moteurs ioniques (quatre T6 du britannique Qinetiq) alimentés en électricité par ses panneaux solaires de 30 m d’envergure. Ils éjectent à très grande vitesse du xénon pour générer une poussée certes faible mais qu’on maintient très longtemps : 35 phases de propulsion sont prévues dont une de 167 jours ! Cela ne suffira pas et, pour se placer sur orbite autour de Mercure, un plan de vol complexe a été mis sur pied. Tout commencera par un survol de la Terre le 10 avril 2020, puis ce sera au tour de Vénus 2 fois le 15 octobre 2020 et le 11 août 2021. Enfin, il faudra 6 passages proches de Mercure les 2 octobre 2021, 23 juin 2022, 20 juin 2023, 5 septembre 2024, 2 décembre 2024 et 9 janvier 2025. Une partie des instruments scientifiques pourront être activés afin de récolter des données.

La vidéo ci-dessous résume ce voyage en images. Notez que les dates ne sont parfois pas tout à fait les mêmes car elles tenaient alors compte d’un lancement au 5 octobre au lieu du 19-20.

C’est le 5 décembre 2025 que l’insertion sur orbite se produira : le MPO et le MMO se sépareront du MTM et se placeront progressivement sur leur orbite de travail. Le MPO évoluera de 480 à 1500 km de la surface de Mercure à partir de mars 2026 tandis que le MMO suivra un trajet de 590 à 11640 km. La mission doit durer jusqu’en mars 2026 avec une extension possible à mai 2027.

Étudier Mercure pour comprendre le Système solaire

Nous l’avions déjà abordé dans ce précédent article : Mercure reste une planète peu connue car seules 2 sondes américaines l’ont visité à ce jour, à savoir Mariner 10 (3 survols en 1974 et 1975) et MESSENGER (sur orbite de 2011 à 2015). Proche du Soleil (de 46 à 70 millions de km au lieu de 150 millions de km pour la Terre), Mercure subit des températures d’un peu plus de 400 °C à sa surface au maximum. En dépit de cela, de la glace d’eau a été détectée dans des zones perpétuellement à l’ombre de certains de ses cratères aux pôles Sud et Nord où la température reste très basse à -180 °C. Mercure héberge d’autres intrigues pour ainsi dire, comme le fait qu’elle génère un champ magnétique, ce qui laisse supposer que son cœur ne s’est pas totalement refroidi. Elle possède aussi une atmosphère extrêmement ténue (une exosphère en fait) soufflée par les vents solaires.

La vidéo EuroNews ci-dessous résume les buts scientifiques poursuivis par BepiColombo.

Avec ses 2 orbiteurs, BepiColombo devrait apporter un regard neuf sur la planète la plus proche du Soleil. Johannes Benkhoff, responsable scientifique du projet BepiColombo à l’ESA en est persuadé : «Le fait que deux engins spatiaux surveilleront Mercure en même temps depuis deux orbites différentes rend cette mission tout à fait unique : cela sera fondamental pour comprendre les processus liés à l’impact du vent solaire à la surface de Mercure et dans son environnement magnétique». De plus, comprendre Mercure et sa formation est une des pièces indispensables du puzzle de l’histoire du Système solaire. On peut donc dire que plus on en apprendra sur ce petit monde de 4879 km de diamètre et plus on en saura aussi sur la Terre !