Mars Global Surveyor est une mission conjointe de la NASA et du Jet Propulsion Laboratory, destinée à cartographier la planète Mars. Elle est la première mission américaine réussie depuis les sondes Viking 20 ans auparavant. Cette mission a étudié l’ensemble de la surface martienne, l’atmosphère et la structure interne de la planète et nous a renvoyé plus de données sur Mars que toutes les autres missions réunies.
En étudiant Mars pendant plusieurs années martiennes (une année martienne est environ deux fois plus longue qu’une année terrestre), Mars Global Surveyor a observé la formation de ravins, de nouvelles traces de rochers, des cratères d’impact récemment formés et des quantités décroissantes de dioxyde de carbone dans le sud calotte polaire. Les données de l’altimètre laser du vaisseau spatial ont donné aux scientifiques leurs premières vues en 3D de la calotte glaciaire polaire nord de Mars. Les changements dans les transmissions radio lorsqu’elles sont réfractées par l’atmosphère martienne ont permis aux scientifiques de créer des profils verticaux de température et de pression atmosphériques. Les accélérations des engins spatiaux dues à la gravité ont permis aux scientifiques de mieux comprendre l’intérieur de Mars. De telles découvertes ont montré que Mars est une planète dynamique avec une histoire de changements saisonniers et à long terme enregistrés à la surface de la planète.
En 2006, les observations météorologiques de la Mars Orbital Camera serviront à fournir des indications pour les manœuvres d’aérofreinage de Mars Reconnaissance Orbiter ainsi que des évaluations quotidiennes pour le fonctionnement des jumeaux Mars Exploration Rovers. Des images détaillées montreront si des tempêtes de poussière sont présentes et si la poussière qu’elles soulèvent modifie la densité de l’atmosphère à travers laquelle passe l’orbiteur. Ces informations sont essentielles au fonctionnement du vaisseau spatial car il utilise le frottement atmosphérique pour ralentir et ajuster son orbite. Des images haute résolution seront également utilisées pour sélectionner et confirmer les sites d’atterrissage des missions Phoenix et Mars Science Laboratory, dont le lancement est prévu en 2007 et 2009, respectivement.
Lancement de Mars Global Surveyor, 7 novembre 1996
Mars Global Surveyor de la NASA a été lancé depuis la base aérienne de Cap Canaveral en Floride le 7 novembre 1996, à bord d’une fusée Delta II. Le vaisseau spatial a parcouru près de 466 millions de kilomètres, atteignant Mars le 11 septembre 1997. Sa mission : cartographier la surface martienne, ainsi que mener des études sur la topographie et la gravité de la planète, le rôle de l’eau et de la poussière à la surface et dans l’atmosphère de Mars, le temps et le climat de Mars, la composition de la surface et de l’atmosphère, et l’existence et l’évolution du champ magnétique martien.
Le vaisseau spatial a fonctionné en orbite autour de Mars pendant neuf ans et 52 jours, plus longtemps que tout autre vaisseau spatial vers Mars et assez longtemps pour terminer trois extensions de sa mission initiale de deux ans. Le vaisseau spatial a communiqué pour la dernière fois avec la Terre le 2 novembre 2006. Dans les 11 heures suivant cette transmission, des batteries épuisées ont probablement laissé le vaisseau spatial incapable de contrôler son orientation. 
Un faible signal a été détecté trois jours plus tard, ce qui indiquait qu’il était passé en mode sans échec. Les tentatives de recontacter le vaisseau spatial et de résoudre le problème ont échoué. La NASA a officiellement mis fin à la mission en janvier 2007. Selon le site Web de la NASA, un certain nombre de découvertes importantes sur Mars ont été faites au cours de la mission. En avril 2007, des images avant et après révélant de nouveaux dépôts dans deux ravins sur Mars suggéraient que de l’eau liquide avait transporté des sédiments entre août 2009 et septembre 2005. Les images ci-dessous (de la caméra du vaisseau spatial) étaient la preuve la plus solide à ce jour que l’eau coulait occasionnellement à la surface de Mars, par brefs épisodes.
La mission Mars Global Surveyor a également produit une carte topographique de la planète rouge. Le magnétomètre a trouvé des champs magnétiques résiduels, indiquant que Mars avait autrefois un champ magnétique global similaire à celui de la Terre, qui protégeait la surface des rayons cosmiques mortels. De plus, la longue durée de vie de la mission a permis à Mars Global Surveyor de suivre les changements à travers des cycles annuels répétés. Pendant trois étés martiens consécutifs, les dépôts de glace de dioxyde de carbone près du pôle sud de la planète ont diminué par rapport à la taille de l’année précédente, suggérant un changement climatique en cours.
Mars Global Surveyor est en route vers Mars
Le vaisseau spatial Mars Global Surveyor (MGS) a été lancé le 7 novembre 1996 et se dirige vers Mars en excellent état. Le vaisseau spatial a été lancé le deuxième jour de sa période de lancement car le temps à Cap Canaveral était mauvais au moment du décollage prévu le premier jour. Cependant, le lendemain, le 7 novembre, était magnifique et la fusée McDonnell Douglas Delta II a donné au vaisseau spatial un lancement parfait dans un ciel de midi parfait. Le Deep Space Network de la NASA a d’abord acquis le signal radio du vaisseau spatial à sa station de suivi de Canberra, en Australie. Les données de télémétrie ont indiqué que tous les systèmes d’engins spatiaux fonctionnaient comme prévu, à l’exception d’un panneau solaire qui n’était pas entièrement déployé.
Le panneau solaire le long de l’axe Y du vaisseau spatial ne s’est pas entièrement déployé au lancement. Les données de télémétrie et les résultats de plusieurs tests effectués en vol depuis le lancement indiquent que le panneau est à environ 20 degrés de sa position complètement verrouillée. Ce n’est pas un problème pour la croisière et la cartographie car le panneau solaire peut être positionné avec ses actionneurs électriques pour pointer le panneau vers le Soleil. Ainsi, il n’y a pas de perte de production d’énergie électrique. L’équipe du projet, composée du personnel de Lockheed Martin Astronautics à Denver, au Colorado, et du personnel du JPL à Pasadena, en Californie, évalue cependant cette situation par rapport à l’utilisation du panneau comme surface de traînée pour l’aérofreinage après l’arrivée du vaisseau spatial sur Mars. . Parce que le panneau n’est pas verrouillé, les forces de traînée atmosphérique, causées par le plongement dans le haut de l’atmosphère martienne pendant l’aérofreinage, auraient tendance à fermer le panneau et à réduire sa capacité à être une bonne surface de traînée. Le plan est de retourner le panneau et d’utiliser le côté avec les cellules solaires pour faire face au flux atmosphérique. L’évaluation finale de ce plan est attendue vers le 1er avril.
L’équipe du projet estime que le panneau solaire n’est pas complètement verrouillé car un petit bras de levier s’est rompu lors du déploiement et s’est logé dans l’articulation de la charnière, empêchant la rotation complète vers la position verrouillée. Le bras de levier relie un amortisseur qui devait limiter la vitesse à laquelle le panneau solaire se déplaçait lors de son déploiement. Plusieurs tests en vol ont « agité » le panneau solaire en décembre et à nouveau en janvier pour caractériser les performances du panneau dans son état déverrouillé. Les essais ont tous réussi à montrer que le panneau est libre de se déplacer dans le sens du déverrouillage, mais qu’il est difficile de se déplacer contre les débris limitant son verrouillage dans l’autre sens. Les débris ne se sont pas déplacés lors de ces tests. La première des quatre manœuvres de correction de trajectoire a été parfaitement exécutée le 21 novembre. Ce très petit changement (27 m/s ou environ 60 mph) de la vitesse de l’engin spatial a été fait pour mieux viser l’engin spatial vers Mars. D’autres petites corrections de cap ont été faites fin mars, fin avril, et seront à refaire juste avant l’arrivée sur Mars fin août.
Tous les instruments de la charge utile scientifique ont été allumés pour les vérifications et les étalonnages en vol. Tous se sont révélés très efficaces. Une grande partie de cette activité a eu lieu au cours de la dernière semaine de novembre. La Terre a été utilisée comme source d’étalonnage pour la caméra Mars Orbiter et le spectromètre d’émissions thermiques. L’altimètre laser Mars Orbiter a été allumé et son bon fonctionnement a été vérifié. Un test pour envoyer et recevoir un faisceau laser du vaisseau spatial vers une station sur la Terre a été déjoué par un temps très orageux. Plus de 100 passionnés de radio amateur ont écouté le signal du système Mars Relay (un certain nombre d’entre eux l’ont réellement entendu), et une station au sol de l’Université de Stanford a transmis un signal de test au relais qui a été correctement reçu et relayé vers la Terre.
Le vaisseau spatial est passé à ce que nous appelons « Outer Cruise » début janvier lorsque nous avons commencé à utiliser l’antenne à gain élevé du vaisseau spatial pour les communications. Nous pouvons le faire parce que la direction vers la Terre depuis le vaisseau spatial se situe maintenant dans la largeur du faisceau de l’antenne. Cela augmente considérablement la vitesse à laquelle les données peuvent être envoyées depuis le vaisseau spatial. Plus tôt dans la mission, une antenne à faisceau plus large a été utilisée. Cette utilisation de l’antenne à gain élevé nous permet également de faire fonctionner le système de communication expérimental en bande Ka tous les jours lorsque le vaisseau spatial est en vue d’une station de poursuite spéciale à Goldstone, en Californie. Un certain nombre de tests d’ingénierie ont été réalisés pour mieux caractériser les performances de l’engin spatial dans l’espace par opposition à la façon dont il fonctionnait dans l’environnement terrestre. Nous sommes très satisfaits du bon fonctionnement du vaisseau spatial et de sa charge utile scientifique.
Le 20 mars 1997, MGS a effectué la deuxième manœuvre de correction de trajectoire à 10 h HNP. La combustion de 26 secondes, conçue pour affiner la trajectoire de vol de Surveyor vers Mars, a entraîné une modification de la vitesse du vaisseau spatial d’environ 3,87 m/s (environ 8,6 mph). La combustion a été effectuée en deux étapes, au cours desquelles les contrôleurs de vol ont d’abord ordonné au vaisseau spatial d’allumer ses petits propulseurs pendant 20 secondes, puis d’allumer son moteur principal pendant 6 secondes supplémentaires.
Pendant le reste du temps avant l’arrivée de MGS sur Mars le 12 septembre, nous terminerons la préparation de l’insertion en orbite de Mars et les activités critiques d’aérofreinage au cours des 5 premiers mois après l’arrivée. Cela implique de préparer des procédures opérationnelles, d’installer de nouveaux logiciels au sol et de tester nos capacités à contrôler les événements d’aérofreinage depuis la Terre.
Tout ce travail d’opérations de vol est accompli par le Mars Surveyor Operations Project (MSOP). MSOP a été créé il y a près d’un an dans le but de fournir les installations et le personnel nécessaires à l’exploitation de tous les engins spatiaux Surveyor. (MGS est le premier de ce programme de dix ans de vaisseau spatial d’exploration de Mars.) MSOP, en plus de faire tout le travail décrit ci-dessus pour piloter le vaisseau spatial MGS, prépare également les processus et le système de logiciel et de matériel qui traitera les données pour et du prochain vaisseau spatial Surveyor, l’orbiteur et l’atterrisseur Mars 98. Le personnel du MSOP pilotera également ces engins spatiaux, tout comme ils exploitent le Mars Global Surveyor.
Décollage de Mars Global Surveyor
En 1996, le vaisseau spatial américain Mars Global Surveyor a décollé de Cap Canaveral sur une fusée McDonnell Douglas Delta II pour son voyage de 435 millions de miles vers Mars. Il devait arriver sur Mars et entrer en orbite en septembre 1997. L’orbiteur a fonctionné au-dessus de Mars pendant plus de neuf ans, selon la NASA, pour étudier « la composition de Mars, cartographier sa topographie et surveiller les conditions météorologiques. L’orbiteur a fait un certain nombre de découvertes, y compris des preuves d’eau liquide à ou près de la surface martienne. Les observations de Mars Global Surveyor, en particulier ses identifications de minéraux liés à l’eau, ont été utilisées pour déterminer les itinéraires de conduite pour l’opportunité Mars Exploration Rover en 2010. »
https://www.edn.com/mars-global-surveyor-launches-november-7-1996/
https://mars.nasa.gov/MPF/martianchronicle/martianchron8/mgs.html
https://mars.nasa.gov/mars-exploration/missions/mars-global-surveyor/
https://www.planetary.org/space-images/mars-global-surveyor-1