Exploration spatiale

Les plus grandes avancées dans l’étude de Vénus ont été réalisées grâce à l’utilisation d’engins spatiaux robotisés. Le premier vaisseau spatial à atteindre le voisinage d’une autre planète et à renvoyer des données a été l’U.S. Mariner 2 lors de son survol de Vénus en 1962. Depuis lors, Vénus a été la cible de plus de 20 missions spatiales.

Les premières missions réussies de Vénus entreprises par les États-Unis ont impliqué Mariner 2, Mariner 5 (1967) et Mariner 10 (1974). Chaque vaisseau spatial a effectué un seul survol rapproché, fournissant successivement des données scientifiques améliorées en accord avec les progrès simultanés de la technologie des engins spatiaux et des instruments. Après avoir visité Vénus, Mariner 10 a poursuivi une série réussie de survols de Mercure. En 1978, les États-Unis ont lancé la mission Pioneer Venus, comprenant deux engins spatiaux complémentaires. L’Orbiteur s’est mis en orbite autour de la planète, tandis que le Multiprobe a lancé quatre sondes d’entrée — une grande sonde et trois plus petites — qui ont été ciblées vers des points largement séparés de l’atmosphère vénusienne pour collecter des données sur la structure et la composition de l’atmosphère. Les trois petites sondes ont été appelées sonde Nord, qui est entrée dans l’atmosphère à environ 60 ° de latitude nord; la sonde de nuit, qui est entrée du côté de la nuit; et la sonde de jour, qui est entrée du côté de la journée et a survécu pendant une heure après l’impact. L’Orbiteur transportait 17 instruments scientifiques, la plupart axés sur l’étude de l’atmosphère, de l’ionosphère et de l’interaction de la planète avec le vent solaire. Son altimètre radar a fourni la première carte de haute qualité de la topographie de surface de Vénus. Pioneer Venus Orbiter était l’un des engins spatiaux planétaires ayant la plus longue durée de vie, renvoyant des données pendant plus de 14 ans.

Pioneer Venus Orbiter
Pioneer Venus Orbiter

Pioneer Venus Orbiter.

NSSDC

Vaisseau spatial américain Mariner 5 en préparation pour son lancement vers Vénus le 14 juin 1967. La sonde est passée à moins de 4 000 km (2 500 miles) de la planète le octobre. 19, 1967, transmission de données sur l'atmosphère vénusienne et la surface de la Terre.
Vaisseau spatial américain Mariner 5 en préparation pour son lancement vers Vénus le 14 juin 1967. La sonde est passée à moins de 4 000 km (2 500 miles) de la planète le octobre. 19, 1967, transmission de données sur l’atmosphère vénusienne et la surface de la Terre.

NASA

Vénus a également été une cible majeure du programme d’exploration planétaire de l’Union soviétique dans les années 1960, 70 et 80, qui a remporté plusieurs succès spectaculaires. Après une première séquence de missions ratées, en 1967, des scientifiques soviétiques lancèrent Venera 4, comprenant un vaisseau spatial de survol ainsi qu’une sonde qui entra dans l’atmosphère de la planète. Parmi les points forts des missions suivantes, citons le premier atterrissage en douceur réussi sur une autre planète (Venera 7 en 1970), les premières images renvoyées de la surface d’une autre planète (atterrisseurs Venera 9 et 10 en 1975) et le premier vaisseau spatial placé en orbite autour de Vénus (orbiteurs Venera 9 et 10).

Capsule de descente de la sonde soviétique Venera 4 avant son lancement vers Vénus le 12 juin 1967. Équipé d'un parachute et de plusieurs instruments de mesure de la température, de la pression et de la densité atmosphériques, il a atteint sa destination le 18 octobre, devenant le premier objet fabriqué par l'homme à traverser l'atmosphère d'une autre planète et à renvoyer des données sur Terre.
Capsule de descente de la sonde soviétique Venera 4 avant son lancement vers Vénus le 12 juin 1967. Équipé d’un parachute et de plusieurs instruments de mesure de la température, de la pression et de la densité atmosphériques, il a atteint sa destination le 18 octobre, devenant le premier objet fabriqué par l’homme à traverser l’atmosphère d’une autre planète et à renvoyer des données sur Terre.

Tass/Sovfoto

En termes d’avancées qu’ils ont apportées dans la compréhension globale de Vénus, les missions soviétiques les plus importantes ont été Veneras 15 et 16 en 1983. Les orbiteurs jumeaux transportaient les premiers systèmes radar envoyés sur une autre planète capables de produire des images de haute qualité de la surface. Ils ont produit une carte du quart nord de Vénus avec une résolution de 1 à 2 km (0,6 à 1,2 miles), et de nombreux types de caractéristiques géologiques maintenant connues sur la planète ont été découverts ou observés pour la première fois en détail dans les données Venera 15 et 16. À la fin de l’année suivante, l’Union soviétique a lancé deux autres engins spatiaux vers Vénus, Vegas 1 et 2. Ceux-ci ont livré des atterrisseurs de type Venera et ont déposé deux ballons dans l’atmosphère vénusienne, dont chacun a survécu pendant environ deux jours et a transmis des données à partir de leurs altitudes flottantes dans la couche nuageuse moyenne. La sonde spatiale Vega elle-même a continué au-delà de Vénus pour effectuer des survols réussis de la comète de Halley en 1986.

En 1990, en route vers Jupiter, la sonde américaine Galileo a survolé Vénus. Parmi ses observations les plus remarquables, il y avait des images à des longueurs d’onde proches de l’infrarouge qui ont été vues profondément dans l’atmosphère et qui ont montré l’opacité très variable de la plate-forme nuageuse principale.

Nuages de niveau profond sur la face nocturne de Vénus, cartographiés en fausse couleur à partir d'une image réalisée par la sonde Galileo lors de son survol de la planète par gravité en février 1990 en route vers Jupiter. Dans une vue qui pénètre à 10-16 km (6-10 miles) sous la surface du nuage visible à l'œil humain, l'image montre la transparence relative du pont de nuages d'acide sulfurique par rapport à la chaleur rayonnante émanant de la basse atmosphère sous-jacente beaucoup plus chaude. Le blanc et le rouge indiquent l'emplacement des nuages les plus fins; noir et bleu, ceux des nuages les plus épais.
Nuages profonds sur la face nocturne de Vénus, cartographiés en fausse couleur à partir d’une image réalisée par la sonde Galileo lors de son survol de la planète par gravité en février 1990 en route vers Jupiter. Dans une vue qui pénètre à 10-16 km (6-10 miles) sous la surface du nuage visible à l’œil humain, l’image montre la transparence relative du pont de nuages d’acide sulfurique par rapport à la chaleur rayonnante émanant de la basse atmosphère sous-jacente beaucoup plus chaude. Le blanc et le rouge indiquent l’emplacement des nuages les plus fins; noir et bleu, ceux des nuages les plus épais.

NASA/JPL

La mission la plus ambitieuse à ce jour vers Vénus, la sonde américaine Magellan, a été lancée en 1989 et l’année suivante est entrée en orbite autour de la planète, où elle a effectué des observations jusqu’à la fin de 1994. Magellan transportait un système radar capable de produire des images avec une résolution supérieure à 100 mètres (330 pieds). Comme l’orbite était presque polaire, le vaisseau spatial a pu voir pratiquement toutes les latitudes de la planète. Sur chaque orbite, le système radar a obtenu une bande d’image d’environ 20 km (12 miles) de large et généralement plus de 16 000 km (près de 10 000 miles) de long, s’étendant presque d’un pôle à l’autre. Les bandes d’images ont été assemblées en mosaïques et des images radar de haute qualité d’environ 98% de la planète ont finalement été produites. Magellan portait également un système d’altimètre radar qui mesurait la topographie de la surface de la planète ainsi que certaines propriétés de ses matériaux de surface. Une fois les principaux objectifs radar de la mission terminés, l’orbite de la sonde spatiale a été légèrement modifiée de sorte qu’elle a traversé à plusieurs reprises les franges supérieures de l’atmosphère vénusienne. La traînée résultante sur le vaisseau spatial a progressivement retiré de l’énergie de son orbite, transformant une orbite initialement elliptique en une orbite basse et circulaire. Cette procédure, connue sous le nom d’aérofreinage, a depuis été utilisée sur d’autres missions planétaires pour économiser de grandes quantités de carburant en réduisant l’utilisation de propulseurs pour le remodelage orbital. Depuis sa nouvelle orbite circulaire, la sonde Magellan a pu réaliser la première carte détaillée du champ gravitationnel de Vénus.

Le vaisseau spatial Magellan et la fusée IUS (Étage Supérieur Inertiel) attachée sont libérés sur une orbite terrestre temporaire depuis la baie de charge utile de l'orbiteur de la navette spatiale Atlantis le 4 mai 1989. Peu de temps après, l'IUS a propulsé le vaisseau spatial sur une trajectoire en boucle solaire vers Vénus, où il est arrivé le août. 10, 1990.
Le vaisseau spatial Magellan et la fusée IUS (Inertial Upper Stage) attachée sont libérés sur une orbite terrestre temporaire depuis la baie de charge de l’orbiteur de la navette spatiale Atlantis le 4 mai 1989. Peu de temps après, l’IUS a propulsé le vaisseau spatial sur une trajectoire en boucle solaire vers Vénus, où il est arrivé le août. 10, 1990.

NASA/JPL

La sonde américaine Cassini-Huygens a survolé Vénus à deux reprises, en 1998 et 1999, en route vers sa cible principale, Saturne. Lors de ses brefs passages près de Vénus, Cassini n’a pas réussi à corroborer les signes de l’existence de la foudre dans l’atmosphère de la planète qui avaient été observés par des engins spatiaux précédents. Cela a suggéré à certains scientifiques que la foudre sur Vénus est rare ou différente de la foudre qui se produit sur Terre.

Le Venus Express de l’Agence spatiale européenne, lancé en 2005, est entré en orbite autour de Vénus l’année suivante, devenant ainsi le premier vaisseau spatial européen à visiter la planète. Venus Express transportait une caméra, un spectromètre d’imagerie en lumière visible et infrarouge et d’autres instruments pour étudier le champ magnétique, l’environnement plasmatique, l’atmosphère et la surface de Vénus pour une mission planifiée de plus de deux ans Vénusiens. Parmi ses premières réalisations, le retour des premières images de structures nuageuses au-dessus du pôle sud de la planète. La mission a pris fin en janvier 2015.

La mission japonaise Akatsuki a été lancée en mai 2010 et prévoyait d’entrer sur l’orbite de Vénus en décembre. Cependant, l’insertion orbitale a échoué, de sorte que la sonde a orbité autour du Soleil jusqu’à ce qu’elle fasse une autre tentative réussie de faire le tour de Vénus en décembre 2015. Akatsuki a été la première mission réussie du Japon sur une autre planète. Il transportait cinq caméras, trois prenant des images en infrarouge, une en ultraviolet et une en lumière visible, pour étudier différentes profondeurs de l’atmosphère de Vénus.

La NASA a étudié un concept de mission appelé High Altitude Venus Operational Concept (HAVOC), conçu pour mener à un programme d’exploration à long terme de Vénus. La mission utiliserait des dirigeables avec équipage pour explorer l’atmosphère de Vénus à une altitude de 50 km, où la pression et la température sont semblables à celles de la Terre.

Steven W. Squyres

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