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Mariner 4
Mariner 4
Caractéristiques Organisation JPL, NASA Domaine Observation de Mars Masse 260,68 kg Lancement 28 novembre 1964 à 14:22 UTC Lanceur Atlas-Agena D Fin de mission 21 décembre 1967 Durée 1 119 jours Orbite Survol de Mars le 15 juillet 1965, orbite héliocentrique depuis Périapside 1,1086 ua Apoapside 1,5731 ua Période 567,11 d Inclinaison 2,54374° Excentricité 0,17322 Informations générales Programme Mariner Index NSSDC 1964-077A Principaux instruments 1. Caméra TV surface martienne 2. Magnétomètre champ magnétique martien et interplanétaire 3. Sonde à plasma vent solaire 4. Chambre d'ionisation radiations corpusculaires 5. Détecteur de particules ceinture de radiation et particules solaires 6. Télescope à rayons cosmiques particules à haute énergie 7. Détecteur de poussières quantité et vitesse des micrométéorites Mariner 4 est la quatrième d'une série de sondes spatiales pour l'exploration interplanétaire par survol. Elle réalisa le premier survol de la planète Mars, envoya les premières images de la surface martienne et par là même les premières images rapprochées d'une autre planète. Les photos de la surface stérile et parsemée de cratères étonnèrent la communauté scientifique.
Mariner 4 fut conçue pour l'observation scientifique rapprochée et la transmission différée de ces observations vers la Terre. Les autres objectifs de mission concernaient l'étude du milieu interplanétaire et du voisinage de Mars.
Sommaire
La sonde et ses sous-systèmes
Configuration de Mariner 4La sonde Mariner 4 est constituée d'un châssis en forme de prisme octogonal de 1,27 m de diagonale et de 45,7 cm de hauteur. Quatre panneaux solaires de 176×90 cm prolongés par des pales solaires de 0,65 m2 sont fixés au sommet du châssis, conférant au véhicule une envergure de 6,88 m. Une antenne parabolique fixe à haut gain de 1,168 m de diamètre est montée au centre du sommet du châssis tandis qu'une antenne omnidirectionnelle à faible gain est montée à l'extrémité d'un mât de 2,235 m enchâssé au pied de la parabole. La hauteur totale de l'engin est de 2,89 m.
Caméra de Mariner 4Sur la base du châssis, la caméra de télévision est montée sur sa plateforme d'observation. Les faces du châssis octogonal sont constituées par les paniers à équipements électroniques et le système de propulsion pour la correction à mi-course. À l'intérieur de cet octogone se trouvent les tubulures de rigidification et les réserves de carburant pour la propulsion et le contrôle d'attitude, qui profitaient ainsi d'un espace à température contrôlée. La température était maîtrisée par une isolation thermique, par la radiativité des diverses surfaces et était régulée par des persiennes mobiles sur six des faces de l'octogone. Les instruments scientifiques se trouvent hors du châssis[1].
Les 28 224 cellules photovoltaïques des panneaux solaires permettaient de fournir 700 W au niveau de la Terre et 310 W au niveau de Mars. Un accumulateur électrique Argent-Zinc de 1200 W.h était utilisé lors des phases où les panneaux n'étaient pas orientés vers le Soleil.
La propulsion principale était assurée par un moteur de 222 N à monergol hydrazine commandant son vecteur poussée par quatre gouvernes de jet, situé sur une des faces de l'octogone. Le contrôle d'attitude était opéré par 6 paires de propulseurs à azote froid situés aux extrémités des panneaux solaires, trois gyroscopes et accessoirement par les pales solaires. L'attitude de la sonde était verrouillée en tangage et lacet par des pointeurs solaires l'orientant automatiquement face au soleil, puis le roulis était ajusté par un pointeur vers Canopus, étoile brillante proche du pôle Sud écliptique, cette dernière opération prenant alors près d'une journée à être effectuée[2].
Le système de télécommunication opérait en bande S et était composé d'un simple récepteur et d'un émetteur basé soit sur une triode double à 7 W, soit sur un tube à ondes progressives à 10 W, les données pouvaient être reçues ou émises à 331/3 bit/s ou 81/3 bit/s, ces diverses options dépendaient de l'éloignement de la sonde. Les données pouvaient également être stockées sur un enregistreur 4 pistes d'une capacité de 5,24 Mbits pour être transmises ultérieurement.
Déroulement de la mission
Lancement et croisière
Lancement de Mariner 4- 28 novembre 1964 à 14:22:01 UTC : mise à feu du lanceur Atlas-Agena D depuis le pas de tir 12 du complexe de lancement de Cape Canaveral;
- 14:27:33 : séparation des boosters;
- 14:30:38 : extinction de l'étage supérieur Agena sur une orbite d'attente;
- 15:02:38 - 15:04:28 : réallumage de l'étage supérieur, injection en orbite de transfert vers Mars;
- 15:07:09 : séparation de la sonde qui se met à préparer son mode croisière;
- 15:15:00 : déploiement des panneaux solaires.
- 4 décembre : alors que la correction à mi-course était programmée pour ce jour, la sonde pert son pointage vers Canopus, la manœuvre est reportée. Le phénomène sera plus tard imputé à la présence d'une poussière lumineuse à proximité du pointeur et la sonde sera reprogrammée pour être moins sensible à ce type de perturbation répétitive[2];
- 5 décembre : correction de trajectoire à mi-course réussie;
- 13 décembre : commutation du système télécom sur le tube à ondes progressives;
- 3 janvier : commutation du débit télécom sur 81/3 bit/s;
- 11 février 1965 : le cache de l'objectif de la caméra de télévision est largué. Cette opération devait être effectuée juste avant le survol, mais du fait qu'elle pouvait provoquer une projection de poussière et à cause de l'incident du pointeur de Canopus, l'opération a été reprogrammée largement en avance;
- 5 mars : la Terre entre dans le cône d'émission de l'antenne parabolique fixe, la sonde commute sur ce mode de transmission.
Survol de Mars
Images acquises lors du survolAprès 7,5 mois de croisière, la sonde survola Mars les 14 et 15 juillet 1965 :
- 14 juillet 1965 à 15:41:49 UTC : la sonde passe en mode exploration planétaire;
- 15 juillet à 00:18:36 : début de l'acquisition des images de la surface martienne avec des filtres alternativement vert et rouge (stockées sur l'enregistreur);
- 01:00:57 : la sonde passe au plus près de la planète, à 9 846 km d'altitude;
- 02:19:11 : la sonde passe derrière Mars (par rapport à la Terre), perdant le contact radio;
- 03:13:04 : la sonde réapparaît et repasse en mode croisière. 81/2 h après, elle commence à renvoyer vers la Terre les images acquises, par sécurité la transmisison se fera deux fois et durera jusqu'au 3 août.
Le survol permit d'obtenir 21 images (plus 21 lignes de la 22e image) couvrant une étendue discontinue depuis 40°N 170°E jusqu'au terminateur à 35°S 200°E et au-delà jusqu'à 50°S 255°E, représentant environ 1% de la surface de la planète.
Fin de mission
Entre le lancement et le 1er octobre 1965, la sonde effectua et communiqua pratiquement l'ensemble des activités scientifiques avec succès, jusqu'à ce qu'elle fut à une distance de 309,2 millions de km et que la Terre sorte du cône d'émission de son antenne parabolique. La sonde repassa alors sur son antenne omnidirectionnelle afin d'être suivie.
Bien qu'il ne fut espéré que la sonde survive longtemps après son survol de Mars, elle dura jusqu'en 1967, continuant à étudier le milieu interplanétaire conjointement avec Mariner 5 lancée en 1967 vers Vénus[3].
Le contact fut rétabli fin 1967. Le 15 septembre, le détecteur de poussière cosmique enregistra 17 impacts en l'espace de 15 minutes, qui modifièrent l'attitude de la sonde et dégradèrent certainement la protection thermique. On supposa plus tard qu'elle avait approché à 20 millions de km le noyau ou les débris de la comète D/Swift[4].
En octobre 1967, les ingénieurs commandèrent la remise en fonctionnement de la caméra de télévision et un allumage moteur, ce qui n'avait pas été fait depuis environ deux ans et demi. Le succès des deux opérations leur permit d'envisager avec confiance la possibilité de mission plus longues vers Jupiter et au delà[5].
Le 7 décembre, les réserves de carburant du contrôle d'attitude furent épuisées. Les 10 et 11 décembre, 83 impacts de micrométéorites furent enregistrés, ce qui perturba l'attitude et dégrada le signal. Le 21 décembre 1967, le contact avec Mariner 4 fut définitivement perdu.
Résultats
Toutes les expériences fonctionnèrent excepté la chambre d'ionisation/compteur Geiger qui tomba en panne en février 1965 et la sonde à plasma dont les performances furent dégradées par la défaillance d'une résistance le 6 décembre 1964. Ces expériences avaient pour but[6] :
- Étude du milieu interplanétaire : champ magnétique martien, poussière cosmique, rayons cosmiques et vent solaire;
- Photographie de la surface martienne pour y découvrir les processus géologiques et atmosphériques;
- Acquisition d'une expérience en matière de mission interplanétaire longue. À ce titre, Mariner 4 fut la première sonde reprogrammée en cours de mission (pour un essai de transmission à travers l'atmosphère martienne avant son occultation).
Les images envoyées montrèrent un terrain cratérisé semblable à celui de la Lune, qui se révéla par la suite ne pas être typique du sol martien, mais correspondant aux images des plus anciennes régions de Mars. Une pression atmosphérique de 4,1 à 7,0 mbar et une température diurne de -100 °C furent relevées, ainsi que l'absence de champ magnétique.
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La première image de Mars acquise, couvrant 300 (largeur) × 1200 km (du limbe au bas de la photo)
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La même image reproduite sur la base de données d'origine numérique.
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Mosaïque à partir des images 1 & 2
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Mosaïque à partir des images 9 & 10
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Mosaïque à partir des images 11 & 12
Les cratères et l'atmosphère ténue, révélant une planète plutôt inactive et livrée à la rigueur de l'environnement spatial, dissipèrent les espoirs de découverte de vie intelligente sur Mars, espoirs qui avaient été entretenus par des siècles de spéculation scientifique ou littéraire. Après Mariner 4, l'hypothèse de la vie martienne se restreignit à des formes plus petites et plus simples, et la science-fiction repoussa l'habitat des aliens hors du système solaire.
Le coût total de la mission Mariner 4 est estimé à 83,2 millions USD tandis que l'ensemble des recherches, développements, lancements et suivis du programme Mariner avoisinait 554 millions USD.
Références
- (en) Mariner 4, NSSDC Master Catalog. Consulté le 05/09/2007
- (en) Bill Momsen, « Mariner IV - First Flyby of Mars, Some personal experiences ». Consulté le 22/04/2007
- (en) [PDF] R.J. Spehalski, « Mariner Mars 1964 Mechanical Configuration », JPL, 1966
- (en) [PDF] To Mars- The Odyssey of Mariner IV, JPL, 1965
- (en) Past Missions - Mariner 3 & 4, JPL
- (en) Dr. Tony Phillips, « Has The Mariner Meteor Mystery Been Solved », Science@NASA
- (en) [PDF] Mariner spacecraft - Planetary trailblazers, NASA, 1968. Consulté le 2007-12-12
- (en) Mariner4: Overview, NASA
Liens externes
Catégories :- Sonde spatiale
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