Une arrivée très attendue
BepiColombo, la mission robotique de l’Agence spatiale européenne vers Mercure, d’un coût de près de 2 milliards de dollars, entre enfin dans la dernière ligne droite d’un voyage commencé en 2018. Après huit ans de poussée continue et une série soigneusement chorégraphiée de survols planétaires, le vaisseau spatial n’est plus qu’à quelques mois du moment que les planificateurs de la mission poursuivent depuis le début : être capturé en orbite autour de la planète la plus intérieure du Système solaire.
Cette semaine, la mission a franchi une étape importante en se débarrassant de la grande section qui transportait ses propulseurs ioniques. Ce matériel, connu sous le nom de Mercury Transfer Module, a assuré la propulsion du vaisseau pendant la majeure partie de son long périple. Le module étant désormais largué, l’ensemble scientifique restant est prêt pour la manœuvre finale de capture gravitationnelle plus tard cette année.
Pourquoi Mercure est si difficile à atteindre
Pour les scientifiques planétaires, Mercure présente un défi unique et quelque peu contre-intuitif. Bien qu’il s’agisse de la planète la plus proche du Soleil, un vaisseau lancé depuis la Terre ne peut pas simplement tomber vers l’intérieur en espérant arriver. Atteindre Mercure exige de se délester d’une énorme quantité d’énergie orbitale. En fait, la mission a nécessité plus d’énergie, ou delta-v, qu’un survol de Pluton, ce qui explique pourquoi New Horizons de la NASA a atteint la lointaine planète naine en moins d’une décennie tandis que BepiColombo a eu besoin d’une trajectoire bien plus élaborée.
Pour ralentir suffisamment afin d’entrer sur une trajectoire stable autour de Mercure, BepiColombo a eu recours à neuf assistances gravitationnelles sans précédent. Ces survols soigneusement planifiés ont utilisé l’attraction gravitationnelle de la Terre, de Vénus et de Mercure lui-même pour courber la trajectoire du vaisseau et évacuer l’excès d’énergie. Chaque rencontre a rapproché la sonde du Soleil et l’a alignée pour l’étape suivante de sa spirale.
La mission a également été lancée avec le système de propulsion électrique le plus puissant jamais utilisé dans l’espace lointain. Quatre propulseurs ioniques à grilles ont fonctionné presque en continu pendant le cruise, fournissant une poussée douce mais implacable qui a remodelé l’orbite du vaisseau au fil du temps. Entre les survols planétaires, ce système plasma à faible poussée a permis aux contrôleurs d’affiner la trajectoire plus efficacement que ne l’auraient permis des fusées chimiques.
Un vaisseau en trois parties
BepiColombo est inhabituel car il a été construit comme une pile de trois vaisseaux spatiaux distincts. La plus grande partie, le Mercury Transfer Module, a assuré la propulsion et l’alimentation pendant le voyage. Derrière lui voyageaient deux orbiteurs scientifiques conçus pour étudier Mercure sous des angles complémentaires une fois en orbite. La mission reflète un partenariat international : l’ESA a dirigé le projet, avec des contributions importantes du Japon et des États-Unis.
L’architecture à deux orbiteurs est au cœur des objectifs scientifiques, qui visent à comprendre les origines de Mercure et sa composition inhabituelle. Les scientifiques veulent savoir comment la planète s’est formée si près du Soleil et comment elle a évolué pour devenir le monde chaud, dense et riche en fer que nous observons aujourd’hui. Comme l’a dit un scientifique de la mission, regarder Mercure, c’est apprendre l’origine d’une planète et la manière dont elle est devenue ce qu’elle est.
Mercure est depuis longtemps l’une des planètes les moins explorées. Sa proximité avec le Soleil rend les observations depuis la Terre difficiles, et l’environnement de chaleur intense et de rayonnement autour de la planète met à l’épreuve tout vaisseau qui s’en approche trop. En plaçant deux orbiteurs sur des trajectoires complémentaires, BepiColombo vise à reconstituer une image plus complète de la surface, de l’intérieur et de l’environnement magnétique de Mercure.
Se délester du module de propulsion
La séparation du Mercury Transfer Module jeudi a constitué une étape spectaculaire vers cet objectif. Le module avait rempli sa mission et serait devenu un handicap lors de l’approche finale. L’emporter en orbite ajouterait de la masse, compliquerait les manœuvres et risquerait d’interférer avec les instruments scientifiques sensibles. Avec le module de propulsion largué, BepiColombo ne comprend désormais plus que les éléments nécessaires à la mission scientifique.
La séparation a aussi marqué une transition symbolique. Pendant huit ans, le vaisseau a voyagé sous la forme d’un ensemble complet et autopropulsé. Il n’est plus désormais un véhicule de croisière, mais une paire de sondes de science planétaire portant chacune ses propres systèmes de propulsion plus petits pour les ajustements orbitaux finaux.
Ce qui se passe ensuite
Le prochain grand événement aura lieu en novembre, lorsque BepiColombo rencontrera Mercure pour ce qui devrait être la dernière fois. À ce moment-là, la vitesse du vaisseau sera exactement adaptée pour que la gravité de Mercure le capture en orbite. Il s’agira d’une manœuvre à enjeux élevés, effectuée automatiquement par les systèmes embarqués du vaisseau, car la distance avec la Terre rend les commandes en temps réel impraticables.
Une fois en orbite en toute sécurité, BepiColombo commencera son enquête scientifique principale. Ses instruments cartographieront la surface de la planète, mesureront son champ magnétique, sonderont sa structure interne et étudieront son exosphère ténue. Les données devraient aider à répondre à des questions fondamentales sur la formation et l’évolution des planètes rocheuses, tant dans notre Système solaire qu’autour d’autres étoiles.
Pour les ingénieurs et les scientifiques impliqués, le moment était attendu depuis longtemps. Les missions interplanétaires exigent de la patience ; New Horizons a mis près de dix ans pour atteindre Pluton, et la trajectoire de BepiColombo a été encore moins directe. Mais le résultat, selon les planificateurs de la mission, en vaudra l’attente.
L’approche finale de BepiColombo montre à quel point l’exploration planétaire moderne est devenue complexe. La mission a combiné propulsion solaire-électrique, assistances gravitationnelles répétées et une équipe multinationale de concepteurs, d’opérateurs et de scientifiques pour atteindre un monde qui reste obstinément difficile à visiter. Lorsque le vaisseau glissera enfin en orbite, il deviendra seulement la deuxième mission de l’histoire à le faire, après la sonde MESSENGER de la NASA.
Avec la partie la plus difficile du voyage désormais derrière elle, BepiColombo est en passe de fournir la vision la plus complète à ce jour de la planète la plus énigmatique du Système solaire.
Cet article est basé sur un reportage d’Ars Technica. Lire l’article original.
Originally published on arstechnica.com