Lancement de Mars Polar Lander de la NASA, la mission échoue plus tard après la perte de communication en essayant d’atterrir sur Mars (3 décembre 1999)
Nation États-Unis d’Amérique (États-Unis) Objectifs)
Atterrissage sur Mars Vaisseau spatial MPL / DS2 Masse du vaisseau spatial
Total : 1 270 livres (576 kilogrammes) Lander : 639 livres (290 kilogrammes)
Conception et gestion des missions NASA / Jet Propulsion Laboratory (JPL)
Véhicule de lancement Delta 7425-9.5 (n° D265)
Date et heure de lancement Cap Canaveral, Floride / Complexe de lancement 17B
Instruments scientifiques
(1). Imageur de surface stéréo (SSI) (2). Bras robotique (RA) (3). Ensemble météorologique (MET) (4). Analyseur thermique et évolué (TEGA) (5). Caméra à bras robotique (RAC) (6). Imageur de descente martienne (MARDI) (7). Instrument de détection et de télémétrie de la lumière (LIDAR) (8). Microphone de Mars
Dates clés 3 janvier 1999 :
Lancement 3 décembre 1999 : arrivée sur Mars et dernier contact
16 décembre 1999 : La NASA a utilisé Mars Global Surveyor pour rechercher l’atterrisseur, mais ne l’a pas trouvé
17 janvier 2000 : la NASA met fin à toutes les tentatives d’établissement de contact avec l’atterrisseur perdu
En profondeur : Mars Polar Lander / Deep Space 2
Le Mars Polar Lander (MPL) était l’une des missions Mars Surveyor de la NASA qui appelait à une série de petits engins spatiaux à faible coût pour une exploration soutenue de Mars.
L’objectif principal de MPL était de déployer un atterrisseur et deux pénétrateurs, connus sous le nom de Deep Space 2, à la surface de Mars pour étendre nos connaissances sur les ressources en eau passées et présentes de la planète.
L’objectif était d’explorer la calotte glaciaire de dioxyde de carbone jamais étudiée auparavant, à environ 620 milles (1 000 kilomètres) du pôle sud. La mission a également appelé à enregistrer les conditions météorologiques, à analyser des échantillons de dépôts polaires et à prendre des images multi spectrales.
MPL devait effectuer sa mission simultanément avec celle de Mars Climat Orbiter, qui aurait servi de relais de communication lors de ses opérations de surface.
MPL comprenait une section de bus de vaisseau spatial (pour l’alimentation, la propulsion et les communications pendant le voyage aller) et un atterrisseur de 639 livres (290 kilogrammes) d’environ 3,5 pieds (1,06 mètre) de haut.
L’atterrisseur était équipé d’un bras télécommandé de 6,7 pieds de long (2 mètres de long) pour creuser dans le terrain et étudier les propriétés du sol martien (à l’aide de l’analyseur de gaz thermique et dégagé).
Le vaisseau spatial devait arriver sur Mars le 3 décembre 1999 pour entrer dans l’atmosphère, puis, environ 10 minutes avant l’atterrissage, il était censé larguer son étage de croisière et ses panneaux solaires, puis libérer les deux microsondes Deep Space 2, chacun pesant environ 8 livres (3,6 kilogrammes).
Contrairement à Mars Pathfinder, MPL devait effectuer un atterrissage complètement contrôlé à l’aide de rétro-fusées jusqu’à la surface. L’atterrissage était prévu à 21 h 03 TU le 3 décembre 1999, les communications bidirectionnelles devant commencer 20 minutes plus tard.
Les deux microsondes Deep Space 2 (rebaptisées Amundsen et Scott le 15 novembre 1999), quant à elles, impacteraient le sol à une vitesse d’environ 655 pieds par seconde (200 mètres par seconde) environ 50 à 85 secondes avant l’atterrisseur et environ 62 milles (100 kilomètres).
Chaque pénétrateur a été conçu pour obtenir un petit échantillon de sol souterrain à l’aide d’une perceuse électrique à des fins d’analyse. La mission des microsondes devait durer environ 36 heures tandis que la mission de l’atterrisseur se poursuivrait jusqu’au 1er mars 2000.
Mars Polar Lander a quitté la Terre avec succès sur une trajectoire de transfert vers Mars le 3 janvier 1999. Au cours de sa traversée vers Mars, le vaisseau spatial a été rangé à l’intérieur d’une capsule aeroshell. Le véhicule s’est approché de Mars début décembre en bonne santé.
Le dernier contact avec le véhicule a eu lieu à 20 h 02 TU le 3 décembre 1999, alors que le vaisseau spatial s’orientait vers l’assiette d’entrée. Se déplaçant à environ 4 miles par seconde (6,9 kilomètres par seconde), la capsule est entrée dans l’atmosphère martienne environ huit minutes plus tard.
Les contrôleurs s’attendaient à rétablir le contact 24 minutes après l’atterrissage (prévu pour 20h14 TU) mais aucun signal n’a été reçu.
Sans communication pendant plus de deux semaines, le 16 décembre 1999, la NASA a utilisé le Mars Global Surveyor en orbite autour de Mars pour rechercher des signes de l’atterrisseur sur la surface martienne, mais la recherche s’est avérée infructueuse.
Le 17 janvier 2000, la NASA a finalement mis fin à toutes les tentatives pour établir le contact avec l’atterrisseur perdu.
Une enquête indépendante sur l’échec, dont les résultats ont été rendus publics le 28 mars 2000, a indiqué que la cause la plus probable de l’échec était la génération de signaux parasites lorsque les jambes de l’atterrisseur se sont déployées pendant la descente. Ces signaux indiquaient à tort que le vaisseau spatial s’était posé sur Mars alors qu’en fait il était encore en train de descendre. Les moteurs principaux se sont arrêtés prématurément et l’atterrisseur est tombé à la surface de Mars.
La disparition de MPL a sans aucun doute retardé le programme d’exploration de Mars de la NASA et a également signifié la fin effective de l’initiative « Faster, Better, Cheaper » de la NASA pour des missions à faible coût très innovantes. L’atterrisseur Phoenix, qui est arrivé sur Mars en 2008, a ensuite atteint la plupart des objectifs de l’atterrisseur polaire original de Mars.MPL a réalisé un CD-ROM avec les noms d’un million d’enfants du monde entier dans le cadre du programme « Envoyez votre nom sur Mars » formulé pour susciter l’intérêt des jeunes pour l’exploration spatiale.
Mars Polar Lander / Deep Space 2
Conçu pour creuser de la glace d’eau sur Mars avec un bras robotique, le Mars Polar Lander aurait été le tout premier vaisseau spatial à atterrir sur une région polaire de la planète rouge.
À propos de la mission
Conçu pour creuser de la glace d’eau sur Mars avec un bras robotique, le Mars Polar Lander aurait été le tout premier vaisseau spatial à atterrir sur une région polaire de la planète rouge. Il transportait deux sondes appelées Deep Space 2 conçues pour impacter la surface martienne et tester de nouvelles technologies. Le contact a été perdu avec Mars Polar Lander et Deep Space 2 environ un an après le lancement. Une enquête a révélé qu’il s’agissait probablement d’un faux signal indiquant que le vaisseau spatial avait atterri qui a arrêté les moteurs principaux et provoqué l’écrasement du vaisseau spatial sur la surface martienne.
Atterrisseur Mars Polar Lander (MPL)
Le programme Mars Surveyor ’98 est composé de deux engins spatiaux lancés séparément, le MCO (Mars Climate Orbiter, anciennement Mars Surveyor ’98 Orbiter) et le MPL ( Mars Polar Lander , anciennement Mars Surveyor ’98 Lander ). Les deux missions ont été conçues pour étudier la météo, le climat et le bilan hydrique et carbonique de Mars, afin de comprendre les réservoirs, le comportement et le rôle atmosphérique des volatils et de rechercher des preuves de changements climatiques à long terme et épisodiques. La dernière télémétrie de Mars Polar Lander a été envoyée juste avant l’entrée dans l’atmosphère le 3 décembre 1999. Aucun autre signal n’a été reçu de l’atterrisseur, la cause de cette perte de communication n’est pas connue.
Enregistrer les conditions météorologiques locales près du pôle sud martien, y compris la température, la pression, l’humidité, le vent, le gel de surface, l’évolution de la glace au sol, les brouillards glacés, la brume et la poussière en suspension,
Analyser des échantillons des dépôts polaires pour les volatils, en particulier l’eau et le dioxyde de carbone,
Creuser des tranchées et imager l’intérieur pour rechercher des couches saisonnières et analyser des échantillons de sol pour l’eau, la glace, les hydrates et d’autres minéraux déposés de manière aqueuse,
Imager l’environnement régional et immédiat du site d’atterrissage pour des preuves des changements climatiques et des cycles saisonniers, et
Obtenir des images multi spectrales du régolithe local pour déterminer les types et la composition des sols.
Le Mars Polar Lander se compose d’une base hexagonale composée d’un nid d’abeilles en aluminium avec des feuilles de face époxy graphite composite soutenues par trois pieds d’atterrissage en aluminium. L’atterrisseur mesure 1,06 m de haut et environ 3,6 m de large. La masse au lancement de l’engin spatial est d’environ 583 kg, dont 64 kg de carburant, un étage de croisière de 82 kg, un aérocoque/bouclier thermique de 140 kg et les deux microsondes de 3,5 kg. Un pont de composants intérieurs à régulation thermique contient des composants électroniques et des batteries sensibles à la température et le système de contrôle thermique. Deux panneaux solaires s’étendent des côtés opposés de la base. Montés sur le dessus de la base se trouvent le bras robotique, l’imageur stéréo et le mât, une antenne UHF, le LIDAR, l’électronique MVACS, le mât météorologique et l’antenne parabolique à gain moyen. Le MARDI est monté à la base de l’atterrisseur, et les réservoirs de propulseur sont fixés sur les côtés. Pendant la croisière, l’atterrisseur est attaché à l’étage de croisière et enfermé dans l’aérocoque de 2,4 mètres de diamètre.
Today in Space History – January 3rd, 1999 – Mars Polar Lander is launched. On December 3rd of that year, communications would be lost with the probe, leaving the mission ending in failure.#Mars #MarsPolarLander #Space pic.twitter.com/7teYX0gISQ
— Sean Sporman WTVY (@PonyProdWTVY) January 3, 2023
Le vaisseau spatial a été stabilisé sur trois axes pendant la croisière à l’aide de caméras stellaires et de capteurs solaires en conjonction avec des unités de mesure inertielle. Quatre modules de moteur à réaction de croisière à hydrazine, chacun composé d’un propulseur de manœuvre de correction de trajectoire de 5 lbf et d’un propulseur de système de contrôle de réaction incliné de 1 lbf, assuraient le contrôle d’attitude. Le système de propulsion de descente et d’atterrissage se compose de trois groupes de quatre moteurs hydrazine 266 N modulés par impulsions. Le contrôle et la connaissance de la descente et de l’atterrissage sont assurés par un système radar Doppler à 4 faisceaux et un sous-système AACS. L’hydrazine est stockée dans deux réservoirs à diaphragme d’une capacité totale de 64 kg pour les systèmes de croisière et de descente.
Les communications entre la Terre et le vaisseau spatial pendant la croisière vers Mars se faisaient via la bande X à l’aide de deux amplificateurs de puissance à semi-conducteurs et d’une antenne à gain moyen fixe montée sur l’étage de croisière et soutenue par une antenne à faible gain de réception uniquement. Pendant les opérations de surface, les communications (liaison descendante et liaison montante) se feraient via l’antenne UHF de l’atterrisseur vers l’orbiteur Mars Climate Surveyor, qui fonctionnera comme un relais vers la Terre. Huit à dix passages de relais au-dessus de l’atterrisseur auraient été disponibles à partir de l’orbiteur chaque jour, mais le nombre de sessions de communication aurait été limité par les demandes de puissance. Les communications en liaison montante uniquement vers la Terre devaient être assurées par l’antenne articulée à 2 axes DTE (direct vers la Terre) à gain moyen.
L’alimentation a été fournie pendant la phase de croisière par deux ailes de panneaux solaires à l’arséniure de gallium d’une superficie totale de 3,1 mètres carrés attachées à l’étage de croisière. Après l’atterrissage, deux ailes de panneaux solaires à l’arséniure de gallium d’une superficie totale de 2,9 mètres carrés auraient été déployées. L’énergie est stockée dans des batteries de récipients sous pression communs au nickel-hydrure de 16 ampères-heures pour les opérations de charge de pointe et le chauffage de nuit. La charge utile se voit allouer 25 W de puissance continue en fonctionnement.
Mars Polar Lander et les sondes Deep Space 2 attachées ont été lancées sur un Delta-7425 qui les a placés sur une orbite de stationnement terrestre basse. Le troisième étage a tiré pendant 88 secondes à 20 h 57 TU le 3 janvier 1999 pour placer le vaisseau spatial sur une trajectoire de transfert vers Mars et le vaisseau spatial et le troisième étage se sont séparés à 21 h 03 TU. Des manœuvres de correction de trajectoire ont été effectuées les 21 janvier, 15 mars, 1er septembre, 30 octobre et 30 novembre 1999.
Après une croisière de transfert hyperbolique de 11 mois, le Mars Polar Lander a atteint Mars le 3 décembre 1999. Une dernière session de suivi de 30 minutes commence à environ 12 h 45 TU (7 h 45 HNE) et a été utilisée pour déterminer si une correction finale du propulseur était nécessaire. Le contact final pour récupérer les données sur l’état du système de propulsion a été effectué entre environ 19h45 TU et 20h00 TU. A environ 20h04, 6 minutes avant l’entrée atmosphérique, un tir de propulseur de 80 secondes devait faire tourner l’engin vers son orientation d’entrée. L’étage de croisière supérieur de Star 48 devait être largué vers 20 h 05 TU, et environ 18 secondes plus tard, les microsondes devaient être larguées de l’étage de croisière dans l’atmosphère martienne (également ciblée sur le terrain en couches polaire sud). L’atterrisseur devait faire une entrée directe dans l’atmosphère de Mars à 6,8 km/s vers 20h10 TU (15h10 EST). En raison d’un manque de communication, on ne sait pas pour le moment si toutes ces étapes suivant le contact final ont été exécutées, ni si l’un des plans de descente décrits ci-dessous s’est déroulé comme prévu.
La décélération initiale serait un simple aérofreinage utilisant le bouclier thermique d’ablation de 2,4 mètres. Le temps maximum entre l’entrée dans l’atmosphère et l’atterrissage serait de 4 minutes 33 secondes. L’unité de mesure inertielle estimerait la vitesse tout au long de la phase d’entrée et de descente et les propulseurs maintiendraient l’engin aligné. À une altitude d’environ 7,3 km à 500 mètres par seconde, le parachute serait déployé par un mortier suivi d’une séparation par bouclier thermique. Juste avant la séparation du bouclier thermique, l’imageur de descente (MARDI) s’allumerait. Les jambes d’atterrissage seraient déployées 70 à 100 secondes avant l’atterrissage et les moteurs de descente se réchaufferaient avec de courtes impulsions. Ensuite, le parachute serait largué et les moteurs de descente déclenchés, régulés par le système de contrôle de l’engin spatial et le radar Doppler. La coque arrière se séparerait de l’atterrisseur à environ 1.
A 12 mètres d’altitude, la phase de descente terminale à 2,4 m/s devait commencer. L’arrêt du moteur se produirait lorsque l’une des jambes d’atterrissage toucherait le sol. La vitesse horizontale d’atterrissage serait inférieure à 2,4 m/s verticalement et 1 m/s horizontalement. L’orientation de l’atterrisseur est contrôlée par le sous-système AACS pour maximiser l’efficacité du générateur solaire et minimiser l’obstruction de l’antenne DTE. L’atterrisseur aurait atterri vers 20 h 15 UT, heure de réception de la Terre (15 h 15 HNE) à la fin du printemps sud, au cours de laquelle le Soleil sera toujours au-dessus de l’horizon sur le site d’atterrissage. Les autres heures énumérées ci-dessus sont également des heures de réception de la Terre, le temps de trajet de la lumière depuis Mars à ce moment-là était d’environ 14 minutes.
Immédiatement après l’atterrissage, les panneaux solaires devaient être déployés. Le premier signal de l’atterrisseur devait atteindre la Terre à 20h39 UT (15h39 HNE), mais n’a jamais été reçu. Ce devait être le début d’une séance de communication de 45 minutes. Après cette session, l’atterrisseur devait recharger ses batteries pendant environ 6 heures. Le 4 décembre à 04h30 UT (23h30 HNE le 3 décembre), une session de communication devait commencer qui aurait duré environ 2 heures 1/4. Cette session aurait inclus des images, y compris des images du Mars Descent Imager, mais encore une fois aucune transmission n’a été reçue. Les premiers sons du microphone de Mars devaient être diffusés dès le 4 décembre et la première fouille du bras du robot a eu lieu le 7 décembre. Les expériences scientifiques se poursuivraient au cours de la mission principale de 90 jours, avec une mission prolongée à suivre basée sur les performances de l’atterrisseur.
Le développement du vaisseau spatial du programme Mars Surveyor ’98 a coûté 193,1 millions de dollars. Les coûts de lancement sont estimés à 91,7 millions de dollars et les opérations de la mission à 42,8 millions de dollars. Le Mars Polar Lander fait partie du programme Mars Surveyor de 10 ans de la NASA, qui comprendra des lancements tous les 26 mois lorsque la Terre et Mars seront favorablement alignées.
https://solarsystem.nasa.gov/missions/mars-polar-lander-deep-space-2/in-depth/
https://www.jpl.nasa.gov/missions/mars-polar-lander-deep-space-2