Mars en mars : la planète rouge dans l'opposition

Image de la planète Mars vu par le satellite américain Ikonos le 26 août 2003 à 21h40 UTC.
Crédit image : Space Imaging.

Cette image provient du satellite d’observation américain Ikonos. Contrairement à ce que le titre de l’article laisse penser, elle n’a pas été prise en mars mais le 26 août 2003 à 21h40 UTC, au moment où la planète Mars et la Terre étaient très proches, avec une distance de seulement 55,758 millions de kilomètres.

Le télescope du satellite a volontairement été dirigé vers la planète Mars au moment où Ikonos survolait le pôle nord terrestre. L’image permet de voir le pôle sud martien couvert de glace. La résolution équivalente (les plus petits détails visibles à la surface de Mars) est d’environ 67 kilomètres.

Quelques semaines plus tôt, les sondes MER-A Spirit et MER-B Opportunity avaient été lancées respectivement le 10 juin 2003 et le 7 juillet 2003 depuis la base de lancement de Cape Canaveral en Floride. Ils ont fait preuve d’une longévité exceptionnelle : les dernières données transmises par Spirit ont été reçues, il y a un peu plus d’un an, le 22 mars 2010. Opportunity est toujours opérationnel !

Trajectoire des sondes martiennes Spirit et Opportunity. Crédit image : NASA

Une opposition qui rapproche…

Mars est quatrième planète du système solaire, juste après la Terre. La distance entre les deux planètes est la plus faible lorsqu’elles sont en opposition, c'est-à-dire lorsque le soleil, la Terre et Mars sont alignés, avec la terre en position intermédiaire.

A cause de l'excentricité respective des orbites de Mars et de la Terre, la distance Terre-Mars varie à chaque opposition. C'est lorsque Mars est au périhélie, le point de son orbite le plus proche du soleil, que la distance à la Terre est la plus petite, comme le 27 août 2003. Le diamètre apparent de Mars, vu depuis la Terre, était alors de 25,13.

Ces rapprochements « étroits » se produisent environ tous les quinze ans : Il arrive qu'à l'opposition, la Terre soit au plus proche du Soleil (périhélie) et Mars à son plus loin (aphélie) et l'opposition se produit alors à une distance relativement grande. Comme la Terre passe à son aphélie au mois d'août, il faut que Mars soit en opposition à cette période pour que la distance soit minimale et cela se produit selon un cycle de 15 ans environ.

Le tableau suivant permet de comparer quelques caractéristiques des deux planètes et de leurs orbites.

Une curiosité : le Mars Science Laboratory

Il pèse 900 kg et a à peu près la taille d’une petite voiture : 3,5 mètres de longueur, 3 mètre de large et 2,3 mètres de hauteur.

C’est Curiosity, le nouveau rover de la mission Mars Science Laboratory, embarquant un laboratoire géologique, un laser capable de vaporiser la roche pour l’analyser et plusieurs caméras dont l’instrument CHEMCAM.

La mission Mars Science Laboratory a quatre objectifs scientifiques principaux :

• Déterminer si la vie a pu exister sur Mars.
• Caractériser le climat de Mars.
• Caractériser la géologie de Mars.
• Préparer l'exploration humaine.

CHEMCAM est un instrument d'analyse des roches et des sols autour du Rover jusqu'à environ 9 mètres. Il utilise la technique d'analyse spectroscopique du plasma créé par la fusion de la roche sous l’effet du Laser. L'instrument CHEMCAM est sous la responsabilité du Los Alamos National Laboratory (LANL).

La contribution française à CHEMCAM,CHEMCAM-MU (constitué d'un laser, d'un télescope, d'une caméra) de Sylvestre Maurice, du CESR à Toulouse.

Le lancement de MSL est prévu entre le 25 novembre et le 18 décembre 2011, toujours depuis Cap Canaveral. Il devrait atteindre Mars en août 2012.

Curiosity utilisera plusieurs innovations pendant la phase d’entrée dans l’atmosphère, de descente et d’atterrissage, pour restreindre la zone probable d’atterrissage et pour pouvoir poser un rover qui est trop lourd pour être amorti par les airbags utilisés lors des précédents atterrissages. En particulier, la dernière étape est incroyable : au cours de la dernière minute du voyage, une plate-forme de descente équipée de rétrofusées effectuera une manœuvre de « grue volante » en descendant le rover au bout d’un filin pour un atterrissage direct sur roues.

Une procédure de contrôle et de revue particulière, très stricte, s’applique à MSL avant son lancement car le rover embarque un générateur électrique radio-isotopique (MMMRTG) destiné à améliorer l’autonomie et la durée de vie du rover, avec 4,8 kg de dioxyde de plutonium (essentiellement du plutonium 238).

Vue d’artiste de la dernière phase de l’atterrissage du rover Curiosity. Crédit image : NASA.

En 2009, l'intégration de la maquette de MSL par des élèves de BTS et l'ensemble des équipes réunies
par la région Midi-Pyrénées au salon du Bourget sur le stand du CNESen juin 2009. Crédit image : CNES.

En savoir plus :

• Sur le site de la NASA, un document sur les lancements des deux Mars Exploration Rover Spirit et Opportunity.
  
• Suivre en direct l’intégration du rover MSL « Curiosity » avec la webcam du JPL (Jet Propulsion Laboratory).
  
• Sur le site de la NASA, des informations sur la sécurité du lancement (présence d’un générateur radio-isotopique à bord de la sonde).
  
• Sur le site du CNES, une page sur les objectifs scientifiques de la mission MSL et le projet étudiant réalisé en région Midi-Pyrénées.
• Sur les pages jeunes du CNES, un dossier sur la maquette du rover MSL et son intérêt pédagogique.
• Sur le blog un autre regard sur la Terre, un article sur le projet pédagogique mené avec le CNES dans l’Académie de Toulouse et un autre sur les lois de Képler.

Suggestions d’utilisations pédagogiques en classe :

• Voir les suggestions dans un article du blog Un autre regard sur la Terre sur la Lune vue par Ikonos.
• En utilisant un tableur, calculer l'évolution des positions respectives de la Terre et de Mars avec deux hypothèses : d'abord sans tenir compte de l'excentricité des orbites puis en intégrant ce paramètre. Vérifier si on retrouve les distances minimales indiquées dans cet article. Estimer l'évolution du diamètre apparent de la planète Mars vue de la Terre.