BepiColombo, un voyage vers Mercure.


 

Le 20 octobre 2018 depuis le centre spatial Guyanais à Kourou, ont été lancé les sondes de la mission européenne Bepicolombo (nommée d’après l’ingénieur et mathématicien Italien Giuseppe (Bepi) Colombo (1920-1984), connu pour avoir démontré les principes de rotation de Mercure mais également pour avoir proposé les trajectoires interplanétaires de la mission Mariner 10 en s’aidant pour la première fois de la gravité de Venus) vers la planète Mercure. Réalisée en collaboration par le CNES (Agence Spatiale Française) et la JAXA (Agence Spatiale Japonaise), c’est la toute première mission européenne se dirigeant vers cette planète. L’intérêt principal est d’avoir une meilleure compréhension de Mercure qui à ce jour n’a été observée que par deux sondes spatiales : Mariner 10 en 1974-75 et Messenger (2014-2015). En effet Mercure (malgré sa taille 12 fois plus petite que notre planète) est une planète tellurique qui possède (comme la Terre) un champ magnétique intrinsèque grâce à un noyau assez gros. Grâce à cette mission, on pourra ainsi analyser, comprendre et comparer les similitudes Terre/Mercure en tant que planètes telluriques mais également leur champ magnétique. Les deux sondes envoyées vers Mercure sont MPO (Mercury Planetary Orbiter) et MIO (Mercury Magnetospheric Orbiter).

 

Mercury Planetary Orbiter (MPO) et Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO ou MIO).

 

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Détail des différentes parties composant la sonde BepiColombo. Credit: Cité de l’Espace.

 

La sonde BepiColombo est composée de plusieurs parties :

  • Le Mercury Planetary Orbiter (ou MPO) est une des deux sondes envoyées parmi la mission BepColombo. C’est une sonde à trois axes qui orbitera autour de Mercure sur une orbite polaire avec des révolutions de 2,3 heures. Sa masse est de 1140 kg dont une charge utile de 85kg. A elle toute seule, elle contient près de 11 instruments scientifiques. Il servira à cartographier Mercure en se concentrant sur sa surface et sur son intérieur. Elle fonctionnera grâce à 3 panneaux solaires qui pourront atteindre une puissance de 1800 watts. Mais pour éviter de dépasser les limites de températures et les rayonnements infrarouges de Mercure, elle pivotera continuellement grâce à son système de contrôle d’altitude et d’orbite.

Les 11 instruments scientifiques qu’elle transporte sont :

  • L’altimètre BELA (BepiColombo Laser Altimeter), un altimètre laser qui mesurera la topographie de Mercure. Il est fourni par l’université de Berne et la DLR (de l’institut für Planetenforschung à Berlin).
  • Le Magnétomètre MPO –MAG, qui comprend deux magnétomètre digitaux qui mesureront le champ magnétique de la planète. Il est développé par la Technische Universität Braunschweig en Allemagne.
  • L’accéléromètre ISA, développé par l’institut d’astrophysique et de planétologie spatiale de Rome (IAPS), mesurera les forces exercées sur la sonde générées par la pression de radiation causée par le rayonnement solaire et le rayonnement infrarouge de Mercure.
  • MORE (Mercury Orbiter Radio-Science Experiment) ou Expérience de radio-science MORE est une expérience radio qui sera utilisée pour mesurer le champ gravitationnel de Mercure et qui déterminera la taille et l’état physique de son noyau. Cette expérience permettra la modélisation de la structure de Mercure. Elle est développée par l’Université de Rome « La Sapienza ».
  • Le Spectromètre imageur infrarouge MERTIS (mercury radiometer and thermal infrared spectrometer) servira à fournir des données sur la composition geologique de Mercure.
  • SERENA, développé par l’Institut d’Astrophysique et de Planétologie de Rome, est un instrument qui mesurera les particules neutres et ionisées in situ du sol de la partie entourant Mercure (vents solaires, milieu interplanétaire, micrométéorites…).
  • Un spectromètre imageur appelé Symbio-SYS qui fournira des sur la géologie de la planète Mercure : son activité volcanique, connaître l’âge de sa surface etc. Il est développé par l’Université de Padoue et l’Agence Spatiale Italienne.
  • Le spectroscope ultraviolet PHEBUS, développé par le laboratoire LATMOS et l’Institut de Recherche spatiale de l’Académie des Sciences de Russie, mesurera le spectre émis par le rayonnement de l’exosphère.
  • Le spectromètre imageur à rayon X MIXS utilisera l’ultraviolet pour exploiter le phénomène des de fluorescence des rayons X sur le rayonnement X de la couronne solaire qui influence les atomes sur la surface de la planète.
  • SIXS, le spectromètre à rayons X et à particules, développé par l’Université d’Helsinki, mesurera à la fois le spectre du rayonnement X et à la fois la charge de protons.
  • MGNS, est un spectromètre à neutrons et rayons gamma qui permettra de connaître la composition en éléments de l’ensemble de la surface de Mercures par régions. Il est développé par L’institut de recherche spatiale de l’Académie des Sciences de Moscou.
  • MMO ou Mercury Magnetosphéric Orbiter (développé et renommé Mio par la JAXA) est la deuxième partie qui compose la sonde spatiale BepiColombo, celui-ci se concentrera sur l’étude de l’atmosphère et de la magnétosphère de Mercure. Il circulera sur une orbite polaire elliptique de 11 640 km sur 590 km en à peu près 9 heures. Il prend la forme d’un prisme octogonal avec une hauteur de 90 cm et de 1,8m sur les faces opposées. Il pèse près de 275 kg dont 45kgs d’instruments scientifiques. Il possède un centre circulaire qui supporte l’interface de séparation d’un côté et qui supporte aussi un pylône de l’antenne à haute fréquence de l’autre. Des panneaux viennent renforcer l’intérieur de la structure octogonale. Les différents instruments scientifiques placés en hauts et sur le bas de la sonde, sont protégés par ces panneaux. Chaque panneau est équipé de panneaux solaires, leurs capacités sont d’environ 350W. Les parties non couvertes de panneaux solaires possèdent un fini miroité contre les radiations solaires. Il possède également un centre rotatif avec 15 rotations par minute. L’axe de rotation sera orienté de façon à ne jamais pointer vers le Soleil. La force centrifuge de la rotation permettra de déployer 4 antennes de 15 mètres de long chacune qui mesureront le champ électrique et les ondes radios. La sonde est également équipée de deux poutres de 5 mètres de long qui apporteront un espace d’analyse convenable pour les mesures du champ magnétique (éloignées des systèmes électriques et de la structure de la sonde.
  • Le Mercury Transfert Module (MTM) est un module qui prendra en charge la propulsion du MMO et du MPO jusqu’à Mercure. Il possède 2 sortes de propulsion : électrique (système de propulsion électrique MEPS, 4 moteurs ioniques à grille T6) et chimique. Pendant les longues phases de propulsion électrique, la sonde sera stabilisée sur 3 axes qui seront alignée avec le vecteur de la poussée des moteurs. Lorsqu’ils ne seront pas actifs, la stabilisation sera relayée par le système de rotation qui limitera la consommation des ergols chimiques.
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Détail des instruments scientifiques de la sonde. Credit: CNES.

Mercure

 

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Credit NASA/Ciel Et Espace Photos.

 

Mercure est, parmi les planètes de notre système solaire, la plus petite et la plus proche du Soleil. Elle est composée principalement de fer du à son noyau qui domine sa structure interne. Sa surface ressemble énormément à la surface de Lune dû à un tapis poussiéreux de minéraux et des cratères. Ces cratères sont très anciens et sont à l’origine de la création du système solaire. Elle possède également une partie beaucoup plus lisse qui pourrait être à la base une coulée de lave qui aurait recouvert certaines parties de la planète laissant des régions vierges d’impacts contrairement à d’autres. Son diamètre est de 4879 km avec une surface de 74,8 millions de mètre carrés, une masse de 3.3 x 1023 kg et une gravité correspondant à 38% de la gravité Terrestre. Ce qui va intéresser les scientifiques de la mission BepiColombo en particulier, est la magnétosphère et l’activité du champ magnétique de Mercure. La planète possède un champ magnétique 100 fois plus faible que la Terre. Il est également dipolaire, c’est-à-dire qu’il est orienté comme un aimant sur un axe Nord-Sud (découvert en 1974 par la sonde Mariner 10. Toute sa magnétosphère sera à l’étude pour déterminer comment s’est créé ce champ magnétique. Le vent solaire est ralentit par le champ magnétique ce qui crée une magnétosphère.

 

Détail chronologique de la mission

 

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Ariane 5 sur son pas de tir avant le lancement. Credit: CNES.

 

La mission a commencé lors du lancement de la sonde le 20 octobre 2018 depuis le Centre Spatial Guyanais à Kourou à bord d’une Ariane 5.

La première phase de lancement appelée MCSS – Mercury Composite Spacecraft Stowed avec l’injection directe en trajectoire de libération et les appendices stockés. Ensuite avec la phase NECP (Near Earth Commissioning Phase) : déploiement et tests des différentes sous-systèmes. Le 21 octobre, BepiColombo à déployé son antenne à gain élévé ainsi que ses panneaux solaires.

Phase de croisière (7 ans)  appelée MCSC (Cruise configuration), le MTM (Mercury Transfer Module) fournit la puissance et les poussées étalées électriques pour freiner et également 9 rebonds planétaires (1 Terre + 2 Vénus + 6 Mercure)

L’arrivée (prévue en décembre 2025) MCSA & MCSO (Mercury Approach configuration) avec la séparation du MTM et l’insertion avec la propulsion du MPO (Mercury Planetary Orbiter). Qui se suivra de la séparation du MMP puis de l’éjection du MOSIF et enfin le placement du MPO sur son orbite opérationnelle.

Exploitation scientifique des instruments (1+1 ans) appelée « Configuration for Mercury Science Phase » qui permettra le pointage de Nadir, avec le radiateur dans la demi-sphère sans soleil et un « flip-over » (dans l’ombre de Mercure) 2 fois par orbite annuelle.

 

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Procédure d’arrivée en 2025. Credit ESA.

 

Pour plus d’informations retrouvez la mission BepiColombo sur le site du CNES (Agence spatiale Française) https://bepicolombo.cnes.fr/fr mais aussi sur leur section dédiée aux plus jeunes https://jeunes.cnes.fr/fr/le-voyage-extraordinaire-de-bepicolombo , et sur le site de l’ESA (Agence Spatiale Européenne) en anglais : http://sci.esa.int/bepicolombo/

 

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Credit image de une: CNES. Dessin Bepi credit: ESA/JAXA/CNES.


2 réflexions sur “BepiColombo, un voyage vers Mercure.

  1. Stardust a eu la bonne idée de mettre un lien vers ton site, et je l’en remercie! Je découvre donc cet endroit, plein de connaissances techniques passionnantes. Bravo pour la consistance de tes articles! Je me passionne pour Mercure, et plus généralement les environnements un poil hostiles, étant rôliste et cherchant à devenir auteur et créateur de jeux de société. Je viendrai donc fréquemment te lire!

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