Exploration de Mercure

Mariner 10 peu avant son lancement.

Mariner 10, développé par l'agence spatiale américaine, la NASA, et lancé le 3 novembre 1973, est le premier engin spatial qui s'approche de Mercure. Il survole la planète à trois reprises en 1974 et 1975. Pour atteindre la planète, la sonde utilise pour la première fois la technique de l’assistance gravitationnelle en passant à faible distance de la planète Vénus. Équipée d’une caméra, d’un magnétomètre et de plusieurs spectromètres, Mariner 10 a permis notamment la découverte d’un champ magnétique significatif et de la forte densité de la planète révélatrice d’un noyau ferreux de grande taille. Les télescopes terrestres les plus puissants n’avaient pas permis d’obtenir des images de qualité de la surface, du fait de la proximité et de l’alignement avec le Soleil. Les photos prises par Mariner 10 ont permis de cartographier près de 45 % de la surface de la planète avec une résolution d’environ 1 km et révéler une surface ancienne couverte de cratères à l’apparence très proche de celle de la Lune[2].

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  Mercure en vraies couleurs
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  Mercure en fausses couleurs
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  L'escarpement Discovery Scarp

La sonde spatiale sur son lanceur.

MESSENGER, projet sélectionné par la NASA en 1999, est la septième mission du programme Discovery qui rassemble des projets d’exploration du système solaire à coût modéré et durée de développement courte. La sonde, dont la masse, ergols compris, est de 1,1 tonne, emporte sept instruments scientifiques dont plusieurs spectromètres, un altimètre laser, un magnétomètre et des caméras. Les spécifications techniques de la sonde et l’orbite retenue pour la partie scientifique de la mission sont largement dictées par les températures qui peuvent atteindre 350 °C. La sonde doit effectuer ses relevés depuis une orbite polaire fortement elliptique de 200 km × 15 000 km. La mission MESSENGER est lancée en 2004 et devient la première sonde spatiale à se placer en orbite autour de Mercure le 18 mars 2011. Pour y parvenir, elle effectue durant son transit six survols rapprochés des planètes intérieures (la Terre, Vénus à deux reprises et Mercure à trois reprises) avec quelques corrections de trajectoire intermédiaires, ce qui lui a permis de limiter la masse de carburant embarqué par la sonde à un peu plus de 50 % de sa masse totale. L’objectif de la mission est d’effectuer une cartographie complète de la planète, d’étudier la composition chimique de sa surface et de son exosphère, son histoire géologique, sa magnétosphère, la taille et les caractéristiques de son noyau ainsi que l’origine de son champ magnétique. Les instruments de la sonde spatiale fournissent un grand nombre d'informations scientifiques : la couverture photographique de la planète, désormais complète, a révélé des formations qui n'ont jusqu'à présent pas trouvé d'explications ; plusieurs découvertes inattendues sur la composition du sol de Mercure ont été effectuées tandis que le champ magnétique mesuré a confirmé la présence d'un noyau partiellement liquide. De la glace d'eau a été détectée dans les régions polaires plongées en permanence dans l'ombre. La fin de la mission fixée initialement à mars 2011 est repoussée jusqu'en avril 2015 et dans la phase finale, la sonde spatiale est placée sur une orbite plus rapprochée permettant d'allonger le temps d'observation de ses instruments et d'accroitre la résolution des données. MESSENGER, après avoir épuisé les ergols utilisés pour maintenir son orbite, s'est écrasée sur le sol de Mercure le 30 avril 2015.

Carte en fausses couleurs de Mercure mettant en évidence les différences de composition des roches de surface.

Le module MPO de BepiColomboB.

L'Agence spatiale européenne développe avec l'Agence spatiale japonaise la mission BepiColombo dont le lancement initial était planifié en 2017 et qui doit atteindre la planète en 2025. La mission prévoit de placer deux engins spatiaux en orbite autour de Mercure : MPO (Mercury Planetary Orbiter) a pour objectif principal l'étude de l'intérieur et de la surface de la planète Mercure tandis que MMO (Mercury Magnetospheric Orbiter) étudie le champ magnétique, la magnétosphère, l'exosphère ainsi que des ondes et des particules situées dans l'environnement immédiat de la planète. Initialement, la mission devait comprendre un troisième engin qui devait se poser sur le sol de Mercure mais celui-ci a été abandonné pour des raisons budgétaires. Ces deux sondes ont été envoyées par un lanceur Ariane 5 le 19 octobre 2018[3]. Elles vont rejoindre Mercure environ huit ans plus tard pour l'étudier durant une année. Les objectifs de la mission portent sur la nature du noyau de Mercure (liquide ou solide), la possible présence de glace au fond des cratères constamment à l'ombre, la formation du système solaire et l'évolution en général d'une planète au voisinage de son étoile. Des mesures très précises du mouvement de Mercure vont également être effectuées afin de vérifier la théorie de la relativité générale, à l'origine des anomalies observées dans son orbite.

Ouvrages sur l'ensemble des missions et des projets étudiés

• (en) Paolo Ulivi et David M Harland, Robotic Exploration of the Solar System Part 1 The Golden Age 1957-1982, Chichester, Springer Praxis, 2007, 534 p. (ISBN 978-0-387-49326-8)
  Description détaillée des missions (contexte, objectifs, description technique, déroulement, résultats) des sondes spatiales lancées entre 1957 et 1982.
• (en) Paolo Ulivi et David M. Harland, Robotic exploration of the solar system : Part 4 : the Modern Era 2004-2013, Springer Praxis, 2014, 567 p. (ISBN 978-1-4614-4811-2)

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Missions d'exploration de Mercure

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