Un passage rapproché près de Mars va transformer la mission Psyche de la NASA, une manœuvre rarement tentée

Un rendez-vous céleste à grande vitesse

Le vendredi 15 mai marquera une étape décisive pour la sonde Psyche de la NASA. L’engin spatial frôlera la planète rouge à une distance de seulement 4 500 kilomètres (2 800 miles) de sa surface. Lors de ce passage rapproché, la sonde atteindra une vitesse vertigineuse d’environ 19 848 km/h (12 333 mph). Cette manœuvre repose sur une mécanique céleste précise : utiliser l’attraction gravitationnelle de Mars pour accélérer et ajuster la trajectoire de l’appareil en direction de l’astéroïde Psyche. Ce corps riche en métaux figure parmi les objets les plus inhabituels de notre système solaire.

Le voyage de Psyche a débuté le 13 octobre 2023. Depuis son lancement, le vaisseau s’appuie sur un système de propulsion électrique solaire couplé à un gaz inerte, le xénon, servant de propulseur. Ce mécanisme permet à la sonde de gagner progressivement de la vitesse tout au long de son long périple spatial. L’assistance gravitationnelle offerte par la planète Mars permettra d’économiser de précieuses réserves de carburant, la gravité effectuant une partie du travail à la place exclusive du système de propulsion.

Cette rencontre planétaire offre aux ingénieurs une configuration idéale pour tester les équipements embarqués. Les planificateurs de la mission considèrent ce survol comme une occasion rare de s’exercer et d’étalonner les instruments scientifiques de l’appareil dans des conditions réelles, bien avant l’arrivée à la destination finale.

Ajustement de trajectoire et préparatifs techniques

Afin de préparer méticuleusement cette rencontre martienne, l’équipe des opérations a mené une manœuvre de correction de trajectoire le 23 février. Pendant une durée ininterrompue de 12 heures, les propulseurs du vaisseau ont été activés pour augmenter la vitesse de l’appareil et affiner son angle d’approche vers la planète. Cette séquence technique garantit la précision millimétrique du passage prévu au mois de mai.

Sarah Bairstow, responsable de la planification de la mission Psyche au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud, institution qui gère le projet, détaille l’état d’avancement des opérations. « Nous sommes maintenant exactement sur la cible pour le survol, et nous avons programmé l’ordinateur de vol avec tout ce que le vaisseau spatial fera tout au long du mois de mai, » précise-t-elle avec assurance.

Les attentes de l’équipe scientifique dépassent les simples considérations de navigation temporelle. L’ingénieure ajoute : « Il s’agit de notre première occasion en vol de calibrer l’imageur de Psyche avec quelque chose de plus grand que quelques pixels, et nous ferons également des observations avec les autres instruments scientifiques de la mission. »

Une vision inédite de la planète rouge

Pendant ce survol, l’équipe en charge des opérations compte mobiliser l’imageur multispectral du vaisseau pour capturer des milliers d’observations de Mars. Ces données visuelles permettront d’affiner les techniques qui seront indispensables lorsque la sonde approchera l’astéroïde Psyche pour se mettre en orbite à la fin de l’année 2029. Ce processus est d’ores et déjà enclenché, les observations émanant de l’imageur parvenant continuellement aux centres de contrôle.

Dès le 7 mai, de premières images brutes, dites non traitées, montrant un vaste champ d’étoiles avec une minuscule planète Mars, ont été publiées sur le site web de la mission. Les spécialistes analyseront méticuleusement ces clichés de la rencontre en équilibrant la luminosité et les contrastes. Ils prévoient de concevoir une vidéo en accéléré de l’ensemble du passage au cours des semaines à venir.

L’apparence de la planète différera des représentations habituelles d’un disque rougeâtre fortement illuminé. Jim Bell, responsable de l’instrument d’imagerie de Psyche à l’Université d’État de l’Arizona à Tempe, explique cette particularité : « Nous approchons de Mars à un angle de phase très élevé, ce qui signifie que nous rattrapons la planète par son côté nuit avec seulement un éclat de lumière du soleil créant un fin croissant. » Il observe par la suite : « Le fin croissant à l’approche et la vue presque ‘pleine Mars’ après notre passage créent des opportunités pour l’équipe d’imagerie à la fois pour d’excellentes observations d’étalonnage ainsi que pour des photos tout simplement magnifiques. »

La quête d’un anneau martien et de données astrophysiques

La trajectoire de la sonde pourrait révéler un phénomène discret entourant Mars : un anneau de poussière ténu, ou tore. Cette formation proviendrait de micrométéorites frappant à grande vitesse les surfaces des deux lunes de la planète, Phobos et Deimos, provoquant ainsi l’éjection de particules de poussière dans l’espace. L’alignement parfait du soleil avec Psyche et Mars est susceptible de diffuser la lumière solaire sur cette matière, la rendant visible lors du traitement numérique des observations.

En marge de ces clichés, l’imageur effectuera des observations dites de « recherche de satellites » dans l’espace environnant la planète. Il s’agira d’un essai préparatoire crucial pour le moment où l’équipe cherchera la présence éventuelle de petites lunes autour de l’astéroïde Psyche. Le magnétomètre du vaisseau détectera très probablement le champ magnétique de la planète, dont la fonction est de rediriger les particules chargées provenant du soleil. Parallèlement, le spectromètre à rayons gamma et à neutrons surveillera comment le flux de rayons cosmiques, constitués de particules subatomiques hautement énergétiques provenant de l’espace interstellaire, fluctue pendant ce passage furtif.

Lindy Elkins-Tanton, chercheuse principale pour la mission Psyche à l’Université de Californie, Berkeley, résume la philosophie de ces opérations : « En fin de compte, cependant, la seule raison de ce survol est d’obtenir un peu d’aide de Mars pour nous accélérer et incliner notre trajectoire en direction de l’astéroïde Psyche. » Elle tempère son propos en ajoutant : « Mais si tous nos instruments sont allumés, et que nous pouvons faire des tests importants et un étalonnage des instruments scientifiques, ce serait la cerise sur le gâteau. »

Suivi des signaux et synergies inter-missions

Afin de confirmer le succès total de ce survol, l’équipe de la mission assurera un suivi ininterrompu des signaux de radiofréquence circulant entre Psyche et les stations terrestres, via le Deep Space Network (DSN) de la NASA. Toute modification de la vitesse de l’engin spatial sera précisément enregistrée dans le décalage Doppler des signaux émis par le vaisseau lors de son approche. De cette manière, sa nouvelle vitesse et sa trajectoire actualisée seront connues avec une grande rapidité dès que Psyche s’éloignera de Mars pour poursuivre son trajet final vers la ceinture principale d’astéroïdes.

Cette entreprise bénéficie de l’appui d’un vaste réseau de surveillance impliquant plusieurs autres missions martiennes en activité. L’orbiteur Mars Reconnaissance, l’orbiteur Mars Odyssey, les rovers Curiosity et Perseverance de la NASA, tout comme la sonde Mars Express et le Trace Gas Orbiter du programme ExoMars de l’ESA (Agence spatiale européenne), fourniront des observations complémentaires de la surface et de l’atmosphère, accompagnées de données de navigation capitales pendant le survol.

La confrontation des images de Psyche et d’autres relevés avec les mesures récoltées par ces missions de longue date permettra à l’équipe de calibrer au mieux ses propres instruments. Les communications radio synchronisées avec le DSN faciliteront grandement la planification des futures trajectoires de vaisseaux spatiaux s’approchant de Mars, optimisant l’exploration de notre système solaire.

Selon la source : phys.org