Vega (sonde spatiale)

Les missions Vega sont à ce jour (en 2023) les seules à avoir mis en oeuvre un ballon. L'idée en revient à l'origine à Jacques Blamont, à l'époque directeur scientifique et technique du CNES qui la propose en 1967 aux soviétiques dans le cadre de la coopération franco-soviétique dans le domaine spatial à l'époque très active. Le projet consistait à développer une flottille de petits ballons. Mais les responsables soviétiques décident en 1972 de développer une mission, baptisée Eos-Vénus, emportant un ballon unique de grande taille (nacelle de 165 kg). Le projet, auquel la France collabore, est finalement abandonné par les soviétiques en 1980 au profit du développement de deux petits ballons qui doivent être déployés au cours des deux missions du programme Vega qui seront lancées en 1984. Le CNES se retire du projet mais participe à la fourniture des batteries au lithium et du néphélomètre en servant d'intermédiaire entre les fournisseurs américains et les soviétiques (à cette époque de la guerre froide, les américains n'ont théoriquement pas le droit d'exporter ce type d'équipement vers l'Union soviétique)[4].

Les instruments utilisés au moment du survol de la comète comportent :

La charge utile comprenait les instruments suivants :

Le survol de Vénus a lieu le 11 juin 1985. La sonde largue à proximité de la planète, quelques jours avant le survol proprement dit, un sous-ensemble qui a la forme d'une sphère de 240 cm de diamètre pesant 1 500 kg. Ces sous-ensembles, qui contiennent un atterrisseur et un ballon-sonde, rentrent dans l'atmosphère vénusienne sans changement d'inclinaison.

Les instruments de Vega 1 seront mis en route de manière accidentelle par une rafale de vent particulièrement violente 20 km au-dessus de la surface et en conséquence ne fournirent aucune donnée. L'atterrissage eut lieu aux coordonnées suivantes : 7.5° N, 177.7° E.

Après leur survol de Vénus, les sondes Vega prennent la direction de la comète de Halley en utilisant l'assistance gravitationnelle de Vénus. L'objectif est de survoler au plus près le noyau de la comète et de fournir des informations sur la dimension du noyau, sa forme, la température et les caractéristiques de la surface, la structure et la dynamique de sa queue, la composition des gaz près du noyau, la composition des particules de poussière et leur distribution en fonction de la distance du noyau ainsi que les interactions entre le vent solaire et la comète.

Parmi les cinq sondes spatiales lancées à la rencontre de la comète de Halley Vega 1 est la première à survoler celle-ci. Elle commence à prendre des photos de celle-ci le 4 mars alors qu'elle se trouve à 14 millions de kilomètres de celle-ci. Vega 1 commence à détecter des molécules d'eau en provenance de la comète ionisées et accélérées par le vent solaire alors qu'elle se trouve à 10 millions de kilomètres de la comète de Halley. Vega survole la comète le 6 mars. Son magnétomètre commence par relever un renforcement du champ magnétique à 3 h 46 TU alors qu'elle se trouve à 1,1 million de kilomètres. Cet événement correspond à la région de l'espace[Note 1] où le champ magnétique solaire se heurte au gaz ionisé issu de la comète. Le détecteur américain de poussières embarqué sur Vega 1 détecte les premières poussières de la queue alors que la sonde spatiale se trouve à 637 000 kilomètres du noyau. Elles se révèlent d'une taille beaucoup plus faible que ce qui était prévu. La caméra parvient à détecter de manière plus précise le noyau alors que celui-ci n'est plus qu'à 50 000 kilomètres. L'image fait apparaitre deux zones brillantes distinctes. Le choc des poussières met hors service un premier instrument à 28 600 kilomètres. Vega 1 survole le noyau à 7 h 20 UTC en passant à une distance de 8 890 kilomètres et à une vitesse de 79,2 km/s. Le détecteur de poussières enregistre au moment de ce passage un pic brutal du nombre de particules qui passe de 100 à 40 000 par seconde. Alors que la sonde spatiale s'est éloignée de 45 000 kilomètres du noyau les instruments détectent la traversée d'un jet de gaz de 500 kilomètres de large. À l'issue de ce survol 55 % des cellules solaires ne fonctionnent plus et deux des instruments montés sur les panneaux solaires sont hors service[11].

Le survol de Vénus par Vega 2 a lieu le 15 juin 1985. La sonde largue à proximité de la planète, quelques jours avant le survol proprement dit, un sous-ensemble qui a la forme d'une sphère de 240 cm de diamètre pesant 1 500 kg. Ces sous-ensembles, qui contiennent un atterrisseur et un ballon-sonde, rentrent dans l'atmosphère vénusienne sans changement d'inclinaison. Le ballon-sonde est largué à 62 km d'altitude[12].

L'atterrisseur de Vega 2 touche le sol le 15 juin 1985 à 3 h 00 UT à 8,5° S, 164,5° E dans la partie est de Aphrodite Terra. Le lieu d'atterrissage de la sonde est situé à environ 100 mètres au-dessus du niveau moyen de Vénus. La pression est de 91 atmosphères et la température de 736 kelvins (463 °C). L'échantillon de sol analysé est un silicate riche en aluminium et pauvre en magnesium et en fer, similaire aux roches des montagnes dela Lune[13]. Il est de type anorthosite-troctolite[13]. Des données seront transmises durant 56 minutes.

Alors que Vega 1 s'éloigne de la comète, c'est au tour de Vega 2 d'entrer en scène. Cette sonde spatiale commence à prendre des photos de la comète de Halley le 7 mars 1986 pour préciser la position de son noyau. Le survol a lieu le 9 mars. L'entrée dans la zone d'influence de la comète se produit alors que la sonde spatiale se situe à une distance de 1,5 million de kilomètres. Mais cette influence, signalée dans un premier temps par une augmentation de la température du plasma, est beaucoup moins marquée que dans le cas de Vega 1 et les premières poussières ne sont détectées qu'à 280 000 kilomètres soit à une distance deux fois moins importante. La sonde spatiale traverse une première zone de poussières plus dense à 150 000 kilomètres et connaitra un nouveau pic 50 000 kilomètres après le survol. La faible densité de la poussière est mise sur le compte d'une orientation différente de la comète : au moment du survol, les zones actives (émettant des jets de poussière) ne sont pas tournées vers le Soleil ce qui contribue à confirmer la période de rotation de 52 heures qui situerait le passage de Vega 2 une rotation et demi après celle de Vega 1. 32 minutes avant le survol, le processeur chargé de pointer la plateforme orientable supportant la caméra et les spectromètres tombe en panne et c'est un système de secours, moins précis qui doit prendre le relais. 700 photos sont prises durant le survol qui a lieu à 7 h 20 TU, à une distance de 8 030 kilomètres et à une vitesse de 76,8 kilomètres par seconde. Les images prises sont plus floues que ce qui était espéré compte tenu de la densité plus faible de poussière. Le spectromètre à plasma parvient à identifier les gaz les plus abondants avant de tomber en panne : ce sont les ions de l'eau suivis de ceux du dioxyde de carbone. Un pic dans le spectre est attribué à la présence de fer. De toutes les sondes de l'« armada Halley », Vega 2 est celle qui subit les dégâts les plus importants. Les trois capteurs du magnétomètre sont perdus ainsi qu'un des détecteurs acoustiques de poussière tandis que les panneaux solaires perdent 80% de leurs cellules solaires. Les détecteurs d'ondes de plasma sont en partie endommagés. Bien que diminuée, la sonde spatiale parvient à effectuer deux séries supplémentaires de photos après le survol les 10 et 11 mars et à transmettre celles-ci. Les photos les plus nettes prises à faible distance montrent un noyau patatoïdal en forme de cacahuète long de 14 kilomètres pour une largeur de 7,5 kilomètres. Ces images permettent d'exclure la présence de plusieurs noyaux distincts et de valider l'hypothèse émise trois décennies plus tôt par l'astronome Fred Lawrence Whipple qui avait avancé que le noyau était une boule de neige sale. Mais à la surprise générale l’albédo mesuré est particulièrement faible (4 %) similaire à celui du charbon alors que la communauté scientifique s'attendait à celle d'une boule de glace (donc proche de 100 %). Comme l'indique la présence de jets distincts le processus de sublimation à l'œuvre à la surface n'est pas uniforme ce qui contredit une autre des hypothèses de Whipple. On distingue sur les photos deux centres brillants émetteurs de jets particulièrement puissants et cinq ou six jets étroits. Un des résultats plus importants est la mesure de la température de la surface comprise entre 300 et 400 kelvins, c'est-à-dire beaucoup plus que ce qui était prédit sur la base du modèle de la boule de glace. Pour expliquer ces divergences par rapport aux modèles avancés, les scientifiques soviétiques émettent l'hypothèse que le noyau de glace est recouvert d'une fine croute de couleur sombre épaisse de quelques millimètres ; à certains endroits cette croûte disparait ce qui permet une sublimation plus importante et est à l'origine des jets observés. Les instruments des deux sondes Vega permettent de déterminer qu'au moment du survol, Halley éjecte chaque seconde 40 tonnes de vapeur d'eau et plusieurs dizaines de tonnes de poussière (moitié moins lors du survol de Vega 2 qui a lieu trois jours après celui de Vega 1)[14].

Les informations envoyées par les sondes permirent également à la sonde européenne Giotto d'ajuster sa trajectoire pour passer au plus près du noyau de la comète. Vega 1 et 2 envoyèrent au total 1 500 photos de la comète. Les sondes furent désactivées quelques semaines après la rencontre avec la comète. Le contact avec Vega 2 fut interrompu le 24 mars 1986[12]. Vega 1 et 2 sont depuis placées sur une orbite héliocentrique.

• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Vega program » (voir la liste des auteurs).

• (en) Paolo Ulivi et David M Harland, Robotic Exploration of the Solar System Part 2 Hiatus and Renewal 1983-1996, Chichester, Springer Praxis, 2009, 535 p. (ISBN 978-0-387-78904-0)
  Description détaillée des missions (contexte, objectifs, description technique, déroulement, résultats) des sondes spatiales lancées entre 1983 et 1996.
• (en) Wesley T. Huntress et Mikhail Ya. Marov, Soviet robots in the Solar System : missions technologies and discoveries, New York, Springer Praxis, 2011, 453 p. (ISBN 978-1-4419-7898-1, lire en ligne)

• Programme Venera
• Réseau soviétique de communication avec l'espace lointain

• Soviet Exploration of Venus
• Site Astronautix : article Vega
• Vega mission images from the Space Research Institute (IKI)
• The Vega balloons - A tool for studying atmosphere dynamics on Venus