L'Europe à la rencontre de Mercure ! BepiColombo

La mission BepiColombo est réalisée par l’ESA, l’agence spatiale européenne en coopération avec la JAXA, l’agence spatiale japonaise.

Le décollage a eu lieu le samedi 20 octobre 2018 depuis Kourou en Guyane française.

Elle a pour but d’aller se mettre en orbite autour de Mercure et d’étudier cette planète qui semble renfermer tant de secret. Les études ont commencé en 2004 pour un envoi en 2018.

Mercure

Mercure est la première planète du système solaire. Elle est connue, au moins, depuis l’époque des Sumériens, peuple vivant près de l’extrême sud de la Mésopotamie antique.C’est une planète qui possède une excentricité assez atypique dans le système solaire avec 0.21, la plus grande de toutes les planètes du Système Solaire. Cette excentricité lui donne une orbiteassez elliptique autour du soleil avec une aphélie à 69 817 079 km et un périhélie à 46 001 272 km. L’orbite de Mercure a longtemps posé question à cause de son avance sur son périhélie quela théorie Newtonienne n’arrivait pas à expliquer. La relativité générale de 1915 proposé par Einstein a, quant à elle, su répondre à cette question et décrire plus parfaitement l’orbite de Mercure.

Cette planète est la plus petite du Système Solaire avec un rayon égal à 2 440km. Elle n’a pas de trace récente d’activité tectonique et sa position avec le soleil pourrait bien caractériser le disque protoplanétaire proche du Soleil du Système Solaire naissant.

Il est intéressant de souligner qu’une journée mercurienne est plus longue qu’une année mercurienne. On a souvent cru que par un effet de marrée avec le Soleil, Mercure présente toujours la même face au Soleil, un peu comme la Lune avec la Terre, ce qui est faux. On peut expliquer cela par le fait que comparer à la Lune autour de la Terre, cette planète possède une orbite assez elliptique autour du Soleil. Une journée sur Mercure équivaut à deux années, deux orbites autour du Soleil. Ce phénomène donne l’occasion aux habitants de Mercure, qui n’existent pas, de pouvoir voir à un moment le Soleil s’arrêter et faire demi-tour dans le ciel.

A l’œil nue, Mercure est assez difficile à observer depuis la Terre. En effet, sa proximité avec le Soleil la rend visible seulement lorsque ce dernier est sous l’horizon et comme Mercure en est proche, on a en général à peu près 30minutes de visibilité avant qu’elle passe, à son tour, sous l’horizon. De plus, la lumière qu’émet Mercure lorsque le Soleil est sous l’horizon passe une très grande couche d’atmosphère terrestre ce qui rend encore plus compliqué l’analyse de cette dernière. Heureusement des techniques existent pour observer même la journée.

Une particularité intéressante c’est la masse volumique globale de Mercure. On rappelle que cette dernière est le rapport entre la masse de Mercure et son volume. On peut voir que sur les quatre planètes telluriques du système solaire, c’est Mercure qui possède la plus importante MV après la Terre.

Petit tableau qui compare les masses volumiques de chaque planète du système solaire :

Cela résulte d’un noyau très ferreux donc très lourd et comme le noyau à une proportion de 50%, contre 20% en moyenne sur Terre, cela explique un peu ce chiffre.

Mercure ne possède pas d’atmosphère, mais plutôt une exosphère qui exerce une pression de 10^-14 bar. Il faut savoir que sur Terre la pression atmosphérique est de 1 bar. Le fait d’avoir une très petite atmosphère (exosphère), engendre des écarts de température assez incroyable sur cet astre. En effet, il faut savoir qu’en journée il fait +430 degrés Celsius et la nuit il fait -180 degrés Celsius. De plus, sur Mercure les atomes/molécules ont plus de chance de rencontrer le sol que de se rencontrer entre elle.

Il reste une autre particularité assez intéressante, mais nous allons en parler dans la prochaine partie.

Les missions qui ont déjà eu pour but Mercure

Mercure est une planète qui n’a pas forcément attiré la curiosité de l’Homme depuis qu’on est capable d’envoyer des sondes spatiales. En effet, si on compare avec Vénus et Mars qui ont déjà eu le droit à la visite de robot sur leur sol, Mercure n’a pas eu le droit à la visite que de deux sondes actuellement.

C’est vrai que les caractéristiques de Mercure, proximité avec le soleil qui implique de fortes températures et le manque d’atmosphère créant des écarts de température assez incroyables, comme vu avant, n’encourage pas forcément à des visites de sondes au vu de la difficulté technique.

a) Mariner 10 (Ten)

Mariner Ten est la dixièmes et dernière sonde spatial du programme, Américain, Mariner qui avait pour but la visite des planètes intérieures du système solaire, autrement dit les telluriques.

La sonde a été envoyé le 3 novembre 1973 depuis le centre spatial Kennedy aux États-Unis. Elle avait pour but de visiter Vénus puis Mercure et était équipée de nombreux instruments. C’est la première fois à l’époque qu’on va aussi loin et c’est aussi la première fois qu’on utilise l’assistance gravitationnelle.

Les instruments de Mariner 10 (NASA JPL)

L’instrument qui va nous intéresser et le magnétomètre, car il va révéler quelque chose que personne ne s’attendait sur Mercure. En effet, contre toute attente Mercure possède un champ magnétique. Les scientifiques pensaient que cette planète était dotée d’un noyau froid au vu de la rotation très lente de la planète, mais ce champ magnétique remet donc en cause cette hypothèse et il est possible que le noyau soit chaud avec une rotation beaucoup plus élevée que la rotation de la planète elle-même, mais si tel est le cas, comment pourrait-il être encore chaud aujourd’hui ? Quand on voit le sort de Mars …

b) Messenger

La sonde MESSENGER autrement dit « MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry and Ranging » est la septième sonde du programme américain « Discovery ». Elle a été envoyée le 3 août 2004 avec une fusée Delta II.

C’est une mission qui va commencer à répondre aux questions de la composition de la surface et l’exosphère de Mercure, mais aussi de la magnétosphère de Mercure. Le problème est qu’à elle toute seule, cette sonde d’un budget moyen, ne peut pas mener au bout chaque tâche, elle va par exemple avoir plus de mal à cartographier l’hémisphère sud au vu de son orbite.

Messenger (NASA)

La mission BepiColombo et ses objectifs

Comme dit avant, BepiColombo est partit de Kourou en Guyane le 20/10/2018 à 3h45 UTC+2. Le lanceur sera une fusée Ariane 5.

La coiffe de la fusée Ariane 5 pour la sonde BepiColombo (ESA)

La sonde mettra 7ans à arriver en orbite sur Mercure, cela semble énorme au vu de ce que va faire Parker Solar Prob (sonde américaine, en route actuellement, qui va s’approcher de la couronne solaire). Il y a pourtant une explication à cela, Mercure est un petit corps à côté du soleil et arriver vite demandera donc beaucoup d’énergie pour freiner (l’attraction de Mercure ne pèsera pas face au soleil à grande vitesse) et comme cette énergie n’est pas disponible, il y a donc un risque d’être trop attiré par le soleil et de trop s’en approcher et BepiColombo n’est pas équipé pour trop s’approcher du Soleil. Parker Solar Prob veut au contraire arriver très vite pour s’en approcher au plus près, mais aussi partir très vite pour ne pas bruler. BepiColombo va donc arriver doucement faire plusieurs tours autour du soleil (se stabiliser) pour ensuite se mettre en orbite autour de Mercure.

BepiColombo utilisera plusieurs fois (neuf fois) l’assistance gravitationnelle au cours de son chemin, avec la Terre (1 fois), Venus (2 fois) et enfin Mercure (6 fois) et fera donc aussi quelque tour autour du Soleil. Mise en orbite finale en 2025.

Au niveau Scientifique, il faut savoir que la sonde est quatre fois plus cher que Messenger et est donc bien équipé pour percer les secrets de Mercure. Tout d’abord, ce n’est pas une, mais deux sondes qui sont envoyés !

« MMO » sera la sonde qui va analyser la magnétosphère de Mercure. Elle pèse 220kg pour 40kg de charge utile.

« MPO » sera la sonde qui va analyser la surface, la composition de l’exosphère, mais aussi découvrir d’autre secret de Mercure, en tout cas on l’espère. Elle pèse 400kg pour 60kg de charge utile.

Orbite de MMO et MPO autour de Mercure (ESA/ATG)

BepiColombo embarque seize instruments à son bord.

Quelques instruments :

L’Instrument SORBET « Spectroscopie Onde Radio et Bruit Electrostatique Thermique » va étudier dans le domaine radio l’interface de la magnétosphère de Mercure et les vents solaires. Il répondra donc à comment Mercure a gardé son champ magnétique, mais aussi comprendre les impacts des vents solaires sur nos installations qui sont très fragiles face à ce genre d’attaque et donc anticiper ce qui pourrai perturber nos vies sur terre. Cet instrument sera embarqué sur la sonde MMO. SORBET fait partie de « Ensemble instrumental de mesure d'ondes plasma »

L’instrument SYMBIO-SYS aura, quant à lui, le but de cartographier au mieux Mercure. SYMBIO-SYS est composé d’une caméra haute résolution, une caméra stéréo et un spectromètre visible proche de l’infrarouge. Il sera embarqué sur la sonde MPO. Cet instrument fait partie de l’ensemble d’imageurs.

Pour retrouver l’ensemble des instruments présents à bord ici.

Quelque chiffre sur cette mission :

• Le poids est de 4.2 tonnes

• 8.9 milliards de kilomètre à parcourir en 7ans.

• 33 sociétés impliqué sur le projet (projet mondial)

• 4 100kg au décollage

Bon vol et à dans 7ans !

Photo du décollage (ESA) :

  YD

Source : http://sci.esa.int/bepicolombo/47346-fact-sheet/ / http://www.irap.omp.eu/observations / /projets/projets/projet-is/bepicolombo / https://bepicolombo.cnes.fr/fr/BEPICOLOMBO/Fr/GP_organisation.htm / https://cnes.fr/fr/la-planete-mercure / https://www.nasa.gov/multimedia/imagegallery/image_feature_1483.html / https://www.jpl.nasa.gov/missions/mariner-10/ / https://www.francetvinfo.fr/sciences/espace/la-sonde-messenger-s-ecrase-a-la-surface-de-mercure_891799.html / http://sci.esa.int/bepicolombo/33022-summary/ / https://fr.wikipedia.org/wiki/Messenger_(sonde_spatiale) mais aussi l'émission "La méthode scientifique" avec l'épisode "Mercure : la planète qui grimpe" sur France Culture (dispo en podcast, épisode du 9 octobre 2018)