L’exploration dusystème martien, qui comprend la planèteMars etses deux satellites, tient une place particulièrement importante dans les programmes scientifiques d'exploration duSystème solaire des principales puissances spatiales. En 2016, plus de quarantesondes,orbiteurs etatterrisseurs ont été envoyés vers la planète depuis le début des années 1960. Cet intérêt répond à plusieurs motivations. Mars constitue d'abord une destination proche, ce qui permet d'y envoyer relativement facilement des engins spatiaux. Par ailleurs, contrairement aux autres planètes du Système solaire, Mars a sans aucun doute connu par le passé des conditions assez proches de celles régnant sur Terre qui ont pu permettre l'apparition de la vie — ce qui reste à confirmer. Depuis l'invention dutélescope, cetteplanète tellurique intrigue les scientifiques comme le grand public. Le premier survol de Mars par la sonde américaineMariner 4 (1964) dévoile une planète beaucoup moins accueillante qu'imaginé, dotée d'uneatmosphère très ténue, sans champ magnétique pour la protéger des rayonnements stérilisants du Soleil et comportant unesurface d'apparence lunaire très ancienne. Toutefois, les observations plus poussées menées par l'orbiteurMariner 9 (1971) montrent que Mars présente en fait unegéologie plus complexe, dont témoignent des traces devolcanisme et des formes peut-être façonnées par deseaux de surface.
Mars a été l'un des enjeux de lacourse à l'espace, affrontement pacifique entre lesÉtats-Unis et l'Union soviétique à l'époque de laguerre froide. L'URSS parvient la première à poser sur le sol de la planète l'atterrisseurMars 3 (1971), mais celui-ci ne survit que vingt secondes. Les deux atterrisseurs américains duprogrammeViking accompagnés par des orbiteurs, qui arrivent sur Mars en 1976, se caractérisent par leur longévité et fournissent une moisson d'informations sur la planète : composition de l'atmosphère,météorologie martienne, premières analyses du sol martienin situ. Une tentative de détection d'unevie microbienne au moyen d'un mini laboratoire embarqué ne fournit pas de résultat déterminant. Durant les vingt ans qui suivent, plus aucune mission n'est lancée vers Mars. Dès cette époque, des projets de missions spatiales habitées sont élaborés. Mais le défi technique et financier soulevé par une telle mission reste dans les années 2010 hors de portée des capacités desagences spatiales les mieux dotées.
Les années 1990 voient la reprise des missions d'exploration de Mars, donnant des résultats contrastés. Pas moins de sept sondes spatiales sont perdues : les deux sondes spatiales duprogramme soviétiquePhobos (1988) lancées vers le satellite naturelPhobos, la sonde de la NASAMars Observer (1992), la sonde soviétiqueMars 96 (1996) développée avec une forte participation européenne, les sondes américainesMars Climate Orbiter (1998) etMars Polar Lander (1998) et enfin la sonde japonaiseNozomi (1998). La NASA connaît toutefois deux succès, l'un essentiellement technologique grâce au petitastromobileSojourner déposé sur le sol martien parMars Pathfinder (1996) et l'autre, scientifique, à travers l'orbiteurMars Global Surveyor (1996), qui collecte des données détaillées sur la planète durant neuf ans. Ce dernier détecte la présence de minéraux qui prouvent que Mars n'a pas toujours été la planète aride que l'on connaît aujourd'hui.
Les années 2000 sont beaucoup plus fructueuses. Au début de cette décennie, la NASA développe plusieurs missions à budget modéré dont l'objectif principal est la recherche de la présence passée et présente d'eau. Ce sont les orbiteurs2001 Mars Odyssey etMars Reconnaissance Orbiter (2005), les deuxroversMER (2003) et l'atterrisseurPhoenix (2007), qui se posent sur lacalotte polaire. L'ensemble des informations recueillies complétées par celles de l'orbiteur européenMars Express (2003) permettent d'esquisser une histoire géologique et climatique de Mars et de préparer la mission particulièrement ambitieuse et coûteuse duroverMars Science Laboratory lancé en 2011. Celui-ci, doté d'une instrumentation scientifique sophistiquée, doit réaliser une étude géologique et minéralogique très poussée qui pourrait permettre de détecter indirectement la présence passée d'unevie sur Mars. Mais cette période est également marquée par l'abandon du projet deretour d'échantillon martien, stoppé pour des raisons techniques et financières, et de celui du réseau de stations météorologiquesMetNet. Malgré larécession économique qui limite les budgets de l'exploration spatiale à partir de 2011, Mars reste une destination très visitée, notamment par les orbiteursMAVEN (étude des mécanismes qui entraînent la disparition de l'atmosphère martienne) etMars Orbiter Mission lancés en 2013, l'orbiteurExoMars Trace Gas Orbiter qui remplit une mission analogue àMAVEN en 2016, l'atterrisseurInSight chargé d'étudier lastructure interne de la planète, ainsi que lesrovers européenExoMars en 2018 etMars 2020 en 2020, ce dernier étant chargé de préparer une future mission de retour d'échantillons sur Terre.
Mars est une planète qui fascine les humains depuis longtemps. Les premières observations au télescope révélèrent des changements de couleur àsa surface, faisant penser à de la végétation qui évoluait selon les saisons. De même,Giovanni Schiaparelli crut voir en 1877 descanaux suggérant l'existence d'une vie intelligente. Ces interprétations suscitèrent rapidement un vif intérêt du public pour la « planète rouge ». Plus tard, les observations des deux lunes,Phobos etDéimos, des calottes polaires, d'Olympus Mons (la plus haute montagne connue duSystème solaire) et deValles Marineris (le plus grand canyon jamais observé) maintinrent l'intérêt pour l'étude et l'exploration de celle-ci.
Mars est uneplanète tellurique qui s'est formée en même temps que laTerre. Elle ne fait cependant que la moitié de sa taille, ne possède qu'unetrès fine atmosphère et sa surface est froide et désertique.
Les missions spatiales firent régulièrement progresser notre connaissance de la planète. En 2015, les buts fixés à l'exploration de Mars par le groupe de travail scientifiqueMars Exploration Program Analysis Group (en) (MEPAG) de la NASA étaient les suivants[1] :
Les scientifiques considèrent généralement que les conditions régnant à la surface de Mars étaient proches de celles de la Terre durant la première période de son histoire. Dans la mesure où la vie est apparue relativement tôt sur la Terre, il est possible que celle-ci ait également existé sur Mars. La découverte de la vie sur Mars aurait des répercussions importantes non seulement sur le plan scientifique mais également sociologique[2].
La détermination de l'histoire du climat martien vise à comprendre comment le climat de Mars a évolué pour atteindre son état actuel et quels sont les processus qui sont à l'origine de ces changements. Le résultat de ces investigations a des applications à toutes les planètes dotées d'atmosphère dont la Terre[8].
La connaissance de la composition, la structure et l'histoire est fondamentale pour comprendre globalement lesystème solaire mais fournit également des indications sur l'histoire de la Terre et les processus qui l'ont façonnée. Dans le système solaire, Mars a présenté par le passé ce qui se rapproche le plus de l'environnement terrestre. Lagéologie de Mars fournit un éclairage sur pratiquement toutes les conditions pouvant conduire à l'apparition de la vie et à sa préservation. L'étude de sa structure interne fournit des indications importantes sur de nombreux sujets comme l'énergie géothermique, les environnements primitifs des planètes et les sources des volatils[19].
L'exploration spatiale non habitée de Mars peut permettre d'obtenir suffisamment d'informations sur les conditions régnant sur la planète pour mener une mission avec un équipage humain dans des conditions de coût, risques et performance acceptables[27]. Dans ce but, on peut considérer les objectifs de quatre types de mission.
La planète Mars est identifiée par les premiers astronomes de l'Antiquité : sa luminosité importante, son absence de scintillement (qui distingue les planètes des étoiles) et sa couleur rouge accentuée en font un objet particulièrement visible et remarquable. Les Grecs la baptisentArès (Mars dans lamythologie romaine), du nom du dieu de la guerre et plus généralement du désordre, car son mouvement leur semble particulièrement erratique (Mars, vu de la Terre, parcourt globalement lezodiaque d'est en ouest, mais semble rebrousser chemin avant de repartir dans le bon sens). C'est l'astronome allemandJohannes Kepler qui, après une étude de 8 ans des déplacements de la planète, parvient en 1609 à mettre sa trajectoire en équations, en établissant leslois de Kepler qui régissent le mouvement des planètes autour du Soleil. Dans les années 1670, les astronomesJean Richer depuis laGuyane etJean-Dominique Cassini depuisParis mesurent laparallaxe de Mars qui leur permet de déterminer la distance Mars-Terre, qui s'avère vingt fois plus grande que les estimations de l'époque[37].
Les premiers télescopes d'une qualité suffisante pour observer la surface de Mars ne font leur apparition qu'à la fin duXVIIIe siècle. L'astronomeWilliam Herschel est le premier à observer vers 1780 à l'aide d'un instrument conçu par lui les calottes polaires de Mars qu'il pense recouvertes de neige et de glace d'eau. Il annonce que la planète a des saisons du fait de l'inclinaison de son axe qu'il mesure avec une bonne précision. Au début duXIXe siècle, les astronomes parviennent à distinguer grâce à des instruments plus puissants des taches sombres et claires qui parsèment la surface de Mars. Les taches sombres sont unanimement attribuées par la communauté des astronomes à des océans, tandis que les taches claires sont vues comme des continents. L'astronomeAsaph Hall parvient à détecter en 1877 à l'aide de la plus grandelunette astronomique de l'époque (66 cm de diamètre) les deux satellites de Mars :Phobos etDéimos. La même année, l'astronomeGiovanni Schiaparelli étudie Mars à l'aide d'une lunette relativement modeste (25 cm de diamètre) mais équipée d'unmicromètre permettant une mesure relativement précise des objets observés. Il dresse une carte détaillée des zones sombres et claires qu'il désigne respectivement comme des « terrae » (terres) et « mare » (mers) officialisant l'existence de mers à la surface de Mars. Lesterrae sont traversés selon ses observations par des « canale » (chenal de rivière) rectilignes. Il baptise les zones identifiables avec des noms latins tirés de lieux de laMéditerranée, de laMythologie grecque et de laBible (Olympus Mons,Syrtis Major, etc.) qui seront officialisés par la suite. Les dessins de Schiaparelli sont repris par la presse populaire et le termecanale, mal traduit en canal, accrédite la thèse d'ouvrages artificiels à la surface de Mars. La croyance en l’existence des canaux martiens va durer de la fin duXIXe siècle au début duXXe siècle et marqua l’imagination populaire, contribuant au mythe de l’existence d’une vie intelligente sur la quatrième planète du Système solaire. Son plus ardent défenseur, l'AméricainPercival Lowell, fait construire un observatoire destiné à cette recherche, et tente jusqu'à sa mort de prouver leur existence. Les optiques plus précises des années 1920 permettent de ranger les canaux rectilignes au rang des chimères : leur observation, qui n’a jamais fait l’unanimité chez les astronomes, provenait d’une illusion d’optique, phénomène fréquent dans les conditions d’observation de l’époque[38],[39].
À la fin des années 1950, peu avant que les premièressondes spatiales vers Mars ne soient lancées, les connaissances sur Mars découlent des observations effectuées avec lestélescopes terrestres qui ne permettent pas de distinguer des détails inférieurs à 100 km. Ces instruments permettent de distinguer une planète rougeâtre comportant des structures au sol de grande taille alternativement claires et sombres et deux calottes polaires dont la taille varie au cours de l'année. On considère généralement que ces dernières sont constituées de glace d'eau. Pour les scientifiques, la planète présente une atmosphère car à certaines périodes de l'année, les détails de la surface s'estompent et on a pu observer des nuages de couleur blanche ou jaune. Enfin, certains observateurs estiment qu'une végétation fruste (lichens) subsiste peut-être à la surface de la planète ce qui expliquerait les variations de teinte observées selon les saisons. Les estimations de pression atmosphérique sont largement au-dessus de la réalité et les températures avancées (de 10 à25 °C à l'équateur dans une étude réalisée dans les années 1920) sont également fortement surévaluées[40].
L'envoi d'une mission vers Mars présente des difficultés techniques qui ont été progressivement surmontées permettant une sophistication croissante des missions. Mars est survolé pour la première fois par la sonde spatialeMariner 4 de laNASA tandis queMariner 9 réussit la première mise en orbite en 1971. Faire atterrir un engin spatial sur Mars nécessite de survivre à unerentrée atmosphérique puis d'effectuer un atterrissage en douceur sur un terrain souvent peu propice. Le premieratterrissage est réussi en 1971 par la sonde soviétiqueMars 3, mais ce sont les deux engins américainsViking qui parviennent à déposer en 1976 sur le sol martien unecharge utile scientifique significative. Le pilotage sur le sol martien d'un engin mobile soulève d'autres problèmes liés principalement à la distance qui ne permet pas à des opérateurs de diriger ces engins comme sur la Lune. Le premierastromobile (rover) s'est posé sur Mars en 1997 avecPathfinder/Sojourner (NASA) mais la distance franchie est très faible. Il faut attendre 2004 pour que des engins dotés d'une réelle autonomie, lesrovers de la NASASpirit etOpportunity, débutent avec succès une mission ambitieuse.
La prochaine étape consistera àramener un échantillon du sol martien sur Terre. Une mission de ce type se situe à la limite des capacités techniques actuelles car il faut poser une masse particulièrement importante sur le sol martien puis parvenir à lancer depuis la surface une fusée assez puissante pour s'extraire du puits gravitationnel martien. Les moyens financiers nécessaires sont largement supérieurs à tous ceux requis jusque-là par une mission martienne et aucune mission de ce type n'est programmée et ne sera lancée avant 2020.
Une sonde spatiale ne peut rejoindre en ligne droite Mars. Le choix de sa trajectoire et, de manière liée, sa date de lancement sont contraints par les règles de lamécanique spatiale. En fonction des positions respectives de Mars et de la Terre autour du soleil, lesfenêtres de lancement sont rares : on ne peut envoyer d'engins vers Mars que tous les deux ans (26 mois exactement), sur des périodes relativement courtes :
Une fois que la sonde spatiale a échappé à l'attraction terrestre, si elle dispose d'une vitesse suffisante et qu'elle est lancée sous le bon azimut lorsque lafenêtre de lancement est ouverte (tous les 26 mois), la sonde spatiale peut effectuer un survol de Mars. Il est toutefois nécessaire qu'elle effectue quelques corrections de trajectoire durant son transit pour survoler à faible distance la planète. Pour pouvoir se mettre en orbite autour de Mars, la sonde doit décélérer fortement. Cette décélération (environ2,3 km/s) doit être d'autant plus importante que l'orbite visée est proche de Mars. La quantité de carburant qui doit être emporté pour cette manœuvre représente 40 à 50 % de la masse de la sonde. La NASA a mis au point une technique pour réduire la masse de carburant emportée : la sonde spatiale est placée sur une orbite fortement elliptique qui demande nettement moins de carburant puis l'orbite est progressivement réduite par des passages de la sonde dans les couches supérieures de l'atmosphère martienne qui réduit la vitesse de l'engin et donc son orbite. Cette technique dite dufreinage atmosphérique a été expérimentée pour la première fois avecMars Global Surveyor en 1996. Elle nécessite une extrême précision de la trajectoire pour éviter que la sonde ne se trouve dans une atmosphère trop épaisse et ne se désintègre. Elle est d'autant plus difficile à appliquer sur Mars que la pression atmosphérique peut varier très rapidement du simple au double sous l'effet des tempêtes.
Pour faire atterrir une sonde spatiale sur le sol martien, il est nécessaire d'annuler la vitesse que celle-ci va acquérir automatiquement en plongeant vers le sol martien. Si la sonde s'est mise auparavant enorbite basse autour de Mars, elle doit décélérer d'environ4,1 km/s. Dans le cas général pour économiser du carburant, l'atterrisseur en provenance de la Terre plonge directement vers le sol martien et sa vitesse est comprise pour les missions américaines entre 4,5 (sondesViking) et7,5 km/s (Mars Pathfinder). Pour annuler cette vitesse, il existe plusieurs méthodes qui sont en pratique combinées :
La densité très faible de l'atmosphère de Mars (1 % de celle de la Terre) la place, pour le scénario de descente, dans une situation intermédiaire entre la Terre et la Lune. Le robotMars Science Laboratory, qui a atterri sur Mars le, est obligé de recourir à des moteurs pour se freiner à partir de l'altitude de 1 500 mètres. Le problème devient d'autant plus aigu que la charge à poser est lourde. Le deuxième problème soulevé par la faiblesse de la traînée atmosphérique sur Mars est que la vitesse ne devient inférieure àMach 1 que lorsque le vaisseau est très près du sol : le vaisseau dispose de très peu de temps pour modifier le site d'atterrissage si la trajectoire du vaisseau l'amène sur une zone parsemée d'obstacles ou le conduit à une trop grande distance du lieu visé. La précision de l'atterrissage obtenue est de quelques kilomètres pour le robotMSL qui a recours aux techniques les plus pointues. De plus, cette contrainte interdit l'atterrissage sur des zones situées à des altitudes trop élevées car la couche de l'atmosphère traversée est d'autant plus réduite que l'altitude est élevée (soit près de 50 % de la superficie de Mars)[41].
Des recherches sont menées à la NASA pour améliorer l'efficacité du freinage dans une atmosphère peu dense. Différentes techniques sont à l'étude[42] :
| Caractéristiques | Viking (1975) | Mars Pathfinder (1996) | MER (2003) | MSL (2011) |
|---|---|---|---|---|
| Masse au début de larentrée atmosphérique | 992 kg | 584 kg | 827 kg | 3 299 kg |
| Masse à l'atterrissage | 590 kg | 360 kg | 539 kg | 1 541 kg |
| Masse du rover | - | 10,5 kg | 185 kg | 899 kg |
| Contrôle durant la rentrée atmosphérique | Orientation uniquement | Non | Non | Angle d'attaque |
| Ratioportance/trainée | 0,18 | 0 | 0 | 0,22 |
| Diamètre duparachute | 16 m | 12,5 m | 14 m | 21,5 m |
| Vitesse à l'ouverture du parachute | Mach 1,1 | Mach 1,57 | Mach 1,77 | Mach 2 |
| Vitesse verticale et horizontale à l'atterrissage | Vv <2,4 m/s Vh <1 m/s | Vv <12,5 m/s Vh <20 m/s | Vv <8 m/s Vh <11,5 m/s | Vv <0,75 m/s Vh <0,5 m/s |
| Méthode d'atterrissage | Rétrofusées | Coussins gonflables | Coussins gonflables | « Grutage » |
| Précision de l'atterrissage | 280 × 180 km | 200 × 100 km | 80 × 12 km | 7 × 20 km |
Un engin spatial fixe à la surface de Mars ne peut étudier que son environnement immédiat. Une fois maîtrisée la technique de l'atterrissage, l'étape suivante est de disposer d'un engin capable de se déplacer pour aller étudier d'autres sites comme lesLunokhod déposés par les Soviétiques sur la Lune au début des années 1970. Cet objectif soulève plusieurs problèmes. Il faut à la suite de l'atterrissage que l'astromobile (ourover) puisse quitter l'engin spatial qui l'a amené au sol, ce qui suppose des mécanismes destinés à libérer le rover puis à lui donner accès au sol dans toutes les configurations de terrain envisageables. À charge scientifique identique, lerover ajoute une masse importante alors que celle-ci est restreinte comme il a été vu plus haut. Enfin, le pilotage d'un robot sur une planète au sol accidenté dont l'éloignement ne permet pas un système de téléprésence nécessite la mise au point de logiciels sophistiqués de reconnaissance de forme et de pilotage.
Les soviétiques se lancent dans l'exploration deMars dès octobre 1960, trois ans seulement après le lancement réussi du premiersatellite artificielSpoutnik 1. Mais durant quatre ans, ils ne cesseront d'essuyer des échecs. L'agence spatiale américaine, la NASA, qui ne dispose pas à ses débuts de lanceurs suffisamment puissants, ne lance ses premières missions vers Mars que quatre ans plus tard avec leprogrammeMariner. Ces premières tentatives sont couronnées de succès avec les toutes premières images de la planète rouge envoyées en juillet 1965 parMariner 4.
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Dès 1960, l'Union soviétique, qui, contrairement aux États-Unis, dispose déjà à cette époque des lanceurs puissants requis pour des missions d'exploration interplanétaire, envoie deuxsondes spatiales versMars. Leur objectif est de photographier la surface de la planète mais également d'étudier le milieu interplanétaire et ses effets sur les équipements embarqués. Mais les deux tentativesMarsnik 1 (Mars 1960A) lancé le etMarsnik 2 (Marsnik 1960B) lancé quatre jours plus tard échouent à la suite de défaillances du lanceur. En 1962, trois nouvelles tentatives sont effectuées. Le,Spoutnik 22 (aussi nommé Mars 1962A) explose au cours de la manœuvre d'insertion en orbite terrestre.
Huit jours plus tard,Mars 1, qui doit survoler Mars afin de prendre des images de sa surface et transmettre des données sur sa structure atmosphérique ainsi que sur le rayonnement cosmique, réussit à échapper à l'attraction terrestre mais, alors qu'elle est à mi-distance de son objectif, la sonde interrompt subitement ses communications. Le, alors qu'aucun survol de la planète n'a jamais réussi, nia fortiori la moindre mise en orbite,Spoutnik 24 (Mars 1962B) emporte le premier atterrisseur jamais conçu. Là encore, la mission avorte, l'injection sur une orbite de transit ayant échoué. En 1964, l'URSS fait une ultime tentative avecZond 2, le afin de devancer au dernier moment la sonde américaineMariner 4, partie deux jours plus tôt (lire ci-dessous). Mais c'est un nouvel échec : le lancement est réussi mais la communication est perdue alors que la sonde fait route vers Mars.
La première fusée américaine à disposer d'une capacité suffisante pour lancer des sondes interplanétaires est l'Atlas-Agena. Celle-ci est utilisée pour la première fois en 1962 pour lancer versVénus deux sondes spatialesMariner. Vénus constitue en effet une cible plus facile que Mars qui est à la fois plus éloignée du Soleil et de la Terre. Une sonde martienne nécessite une meilleure isolation thermique, une redondance plus poussée (compte tenu de la durée du transit) et un équipement radio plus puissant[45].
Le programme américain d'exploration de Mars est porté par leJet Propulsion Laboratory (JPL), situé àPasadena, enCalifornie[Note 2] Celui-ci obtient en 1962 l'autorisation de la NASA de développer une mission vers Mars. Cette première mission doit être un simple survol : l'insertion en orbite autour de Mars est préférable sur le plan scientifique car elle permet un temps d'observation sans commune mesure avec celui d'un survol mais ce type de mission est hors de portée des connaissances techniques de l'époque et des capacités de la fusée utilisée car elle nécessite unerétrofusée de forte masse. La petite sonde (260 kg) est équipée d'une caméra qui doit retransmettre les premières images de la planète mais également d'unmagnétomètre pour en mesurer lechamp magnétique ainsi que des instruments destinés à analyser levent solaire, les particules énergétiques et lesmicrométéorites à proximité de Mars et dans l'espace interplanétaire.Mariner 3 etMariner 4 sont programmées pour la prochainefenêtre de lancement qui s'ouvre en 1964.Mariner 3 est lancée le mais lacoiffe ne s'éjecte pas correctement et la sonde est perdue[45].
Le, le lancement deMariner 4 est un succès et la sonde entame son voyage de huit mois vers Mars. Le,Mariner 4 survole Mars et fournit les premières images détaillées de sa surface. Les22 photos d'une qualité moyenne qui sont prises, couvrent environ 1 % de la superficie de Mars : elles révèlent un paysage de type lunaire couvert decratères d'impact qui d'après leur aspect remontent à une période comprise entre deux et quatre milliards d'années. En apparence la planète ne connaît et n'a connu aucun phénomène d'érosion qui trahisse la présence d'eau. La partie photographiée ne présente par ailleurs aucun relief, montagne ou vallée. Cette vision déprimante met fin aux spéculations d'une Mars planète jumelle de la Terre popularisée par des auteurs de fiction commeEdgar Rice Burroughs etH.G. Wells. La pression atmosphérique mesurée est tellement faible (4,1 à7,0millibars, soit 0,5 % decelle de la Terre) que les scientifiques émettent l'hypothèse que les calottes polaires ne sont pas couvertes de glace d'eau mais dedioxyde de carbone. La température de surface mesurée,−100 °C, est également beaucoup plus basse que prévu. Enfin, aucunchamp magnétique n'est détecté alors que l'existence de celui-ci est une condition indispensable pour permettre à des êtres vivants de survivre en surface[Note 3],[46].
À la fin de la décennie, la NASA dispose d'unlanceur plus puissant, l'AtlasCentaur. Celui-ci est utilisé en février et en mars 1969 pour lancerMariner 6 etMariner 7, qui ont une masse de 400 kg et emportent des caméras plus sophistiquées. Toutes les deux réussissent un survol à faible distance (3 500 km), qui a lieu fin juillet et début août. Leurs caméras réussissent à prendre près de 1 200 photos de bonne qualité qui couvrent 10 % de la superficie de la planète et confirment son apparence désolée et l'absence de toute végétation. La température de la calotte polaire, mesurée à l'aide d'unradiomètreinfrarouge,−133 °C indique que celle-ci est constituée dedioxyde de carbone. Enfin, la mesure de l'atténuation du signal radio des sondes au moment où elles passent derrière la planète permettent de confirmer la pression atmosphérique mesurée lors des missions précédentes[47]. Le succès de ces missions est occulté pour le grand public par lespremiers pas de l'Homme sur la Lune intervenus quelques jours plus tôt. On apprendra20 ans plus tard, lorsque laglasnost permettra d'accéder aux événements cachés par l'histoire officielle, que les soviétiques ont lancé à la même époque les sondes spatialesMars 1969A (ouMars M-69 No.521) etMars 1969B, équipées chacune d'un orbiteur et d'un atterrisseur et qui ont toutes deux été victimes d'une défaillance de leur lanceurProton[48].
Pour lafenêtre de lancement suivante, en, la NASA décide, pour des raisons budgétaires, de ne pas tenter un atterrissage mais de lancer deux orbiteurs chargés d'étudier de manière systématique la surface de Mars en particulier les calottes polaires et certaines formations détectées sur les photos prises en 1969 qui s'écartent du modèle lunaire. Ces engins sont nettement plus lourds (près d'une tonne) car ils emportent unerétrofusée pour la mise en orbite autour de Mars ; ils sont désormais lancés par desfuséesAtlas Centaur. La première,Mariner 8, est lancée le mais elle est victime d'une défaillance de son lanceur. Ce qui réjouit les Russes car deux jours plus tard, le 10, ils lancent en secret un engin baptiséCosmos 419, dans le but de concurrencer les Américains. Mais eux aussi connaissent l'échec car leur fusée ne parvient pas à quitter l'orbite terrestre. C'est finalementMariner 9, lancée trois semaines plus tard, le, qui va devenir le le premiersatellite artificiel d'une autre planète que la Terre.
À son arrivée, Mars est complètement voilée par une tempête de poussière qui ne se calme qu'au bout d'un mois. L'orbiteur est placé sur une orbite elliptique de 1 650 × 16 860 km qui lui permet de réaliser unecartographie de 70 % de la surface de Mars. La sonde spatiale transmet des images qui révèlent une planète très différente et beaucoup plus intéressante que ce qu'avait laissé entrevoirMariner 6. La sonde spatiale découvre notamment l'énormecanyon deValles Marineris profond de 6 km large d'une centaine de kilomètres et long de plusieurs milliers de kilomètres. Celui-ci se prolonge par des formations géologiques qui ressemblent à des vallées asséchées. La caméra de la sonde spatiale photographie dans la région d'Hellas des plaines comportant peu de cratères donc géologiquement relativement jeunes. Enfin, on découvre plusieurs anciens volcans dont Olympus Mons qui avec ses 25 km de haut constituent le relief le plus élevé du système solaire. Les satellitesPhobos etDéimos sont également photographiés. De nombreuses formations donnent à penser que l'eau a coulé par le passé sur Mars. La vie a pu apparaître comme sur Terre à cette époque mais le seul moyen de le savoir est d'étudier sur place le sol de la planète, mission confiée auprogrammeViking en plein développement à cette époque[49].
À la suite des échecs des missions martiennes de 1969, les soviétiques décident d'abandonner laplateforme M-69 pour le modèle 3M développé par les ingénieurs du bureau d'étudesLavotchkine. Celle-ci deviendra la plateforme standard pour l'exploration du système solaire jusqu'au milieu des années 1980. Lafenêtre de lancement de 1971 offre une occasion exceptionnelle car les positions respectives de Mars et de la Terre sont dans une configuration qui ne se reproduit que tous les 15 à17 ans et qui permet aux lanceurs d'envoyer vers Mars des engins de masse bien plus importante. La masse des nouvelles sondes spatiales en forme de champignon atteint ainsi4,5 tonnes[50].
Un orbiteur et deux atterrisseurs sont programmés par les soviétiques en 1971 comme cela se pratique à cette époque en raison de la faible fiabilité des lanceurs et des engins spatiaux. Le lancement de l'orbiteurCosmos 419 le est un échec mais les deux atterrisseurs sont placés avec succès sur une orbite de transit vers Mars le (Mars 2 et le 28 maiMars 3[51]). Le premier arrive en vue de Mars le 27 novembre où il a été précédé par la sonde spatialeMariner 9 arrivée deux semaines plus tôt. Les Soviétiques espèrent au moins que l'atterrisseur va remplir sa mission mais, ayant pénétré dans l'atmosphère sous uneincidence trop élevée, celui-ci traverse l'atmosphère martienne avec une vitesse trop élevée et s'écrase sur le sol avant d'avoir pu ouvrir son parachute, devenant le premier objet humain à parvenir jusque-là.Mars 3 parvient sans encombre jusqu'à Mars et l'atterrisseur est largué par sonvaisseau mère le et se pose près deSirenum Fossae. L'atterrisseur devait immédiatement après son atterrissage effectuer un panorama du site à l'aide d'une caméra similaire à celle utilisée par les engins lunaires soviétiques comportant un miroir rotatif pour balayer l'horizon. Selon les soviétiques, un signal est reçu durant 14,5 secondes par le vaisseau mère avant d'être interrompu définitivement. Après traitement des signaux sur Terre, l'image ne se révèle être que du bruit. Les soviétiques émettent l'hypothèse que la sonde spatiale s'est peut être enfoncée dans des sables très fins ou que les conditions météorologiques ont contrarié la qualité de la transmission alors que les pays occidentaux soupçonnent l'Union soviétique de vouloir seulement marquer des points dans la course à l'Espace quitte à travestir les faitsUlivi.
Fin juillet 1973 s'ouvre une nouvelle fenêtre de tir vers Mars. Alors que les Américains n'ont programmé, pour des raisons budgétaires, aucune mission, les Soviétiques ne lancent pas moins de quatre sondes spatiales :Mars 4 etMars 5 sont des orbiteurs tandisMars 6 etMars 7 sont des atterrisseurs. Celles-ci sont de masse beaucoup moins élevées (environ 3,3 à 3,5 tonnes contre 4,5 tonnes) du fait d'une configuration des planètes beaucoup moins favorable. La livraison de composants électroniques défectueux est détectée avant le lancement mais les ingénieurs n'ont pas le temps de les remplacer avant le lancement. Il en découle des défaillances qui ne permettront pas àMars 4 etMars 7 de remplir leurs objectifs.Mars 5 connaît un succès partiel, transmettant60 images avant de subir une avarie, en mars 1974.Mars 6 constitue donc l'ultime chance pour les Soviétiques de transmettre les premières images du sol martien. Le, pendant les premiers temps de sa descente, l'engin émet correctement. Mais les transmissions sont interrompues moins de trois minutes après l'ouverture des parachutes, au moment où lesrétrofusées doivent être mises en marche. L'origine de l'anomalie ne sera jamais identifiée[52].
En 1975, deuxsondes américaines sont envoyées vers Mars,Viking 1 le etViking 2 le, composées chacune d'un satellite d'observation et d'un module d'atterrissage. Les orbiteurs doivent réaliser une cartographie précise de la surface de Mars tandis que les atterrisseurs sont conçus pour détecter une éventuelleforme de vie élémentaire. Au bout d'un voyage de dix mois, les deux sondes parviennent à se placer sur leur orbite. Le,Viking 1 Lander est détaché de son module orbital. Après une descente de quelques heures, il touche le sol martien à l'ouest deChryse Planitia et transmet ses premières images.Viking 2 Lander atterrit quant à lui le à200 kilomètres à l'ouest ducratère d'impact Mie situé dansUtopia Planitia.
Même si aucune forme de vie n'est détectée, leprogrammeViking est une réussite totale, car les engins émettent des informations beaucoup plus longtemps que prévu : six ans pourViking 1, quatre pourViking 2. Durant tout ce temps, la quantité de données transmises est colossale. Les atterrisseurs analysent en effet la composition de l’atmosphère et dusol martiens et collectent des données météorologiques sur plus de trois années martiennes (six années terrestres). Les orbiteurs, quant à eux, photographient la quasi-totalité de la planète avec une résolution inférieure à300 mètres par pixel et notent les importantes variations de pression atmosphérique liées au cycle dudioxyde de carbone. Au sol comme depuis les orbites, l'observation détaillée met en évidence la présence passée d'eau liquide à sa surface, relançant ainsi la question de la vie sur la « planète rouge ». Enfin, face aux échecs successifs des Soviétiques, les missionsViking démontrent la supériorité des Américains dans le domaine technologique.
Les observations effectuées par les deuxorbiteurs et les deuxatterrisseurs du programmeViking ont démontré que l'histoire géologique et climatique de Mars est complexe, et que l'environnement martien continue de se modifier. Mais ces observations ont finalement soulevé autant de questions qu'elles ont apporté de réponses. L'origine et l'histoire des formations de surface découvertes depuis l'orbite et attribuées sans certitude à l'action d'anciens cours d'eau ou de lacs sont une énigme de même que ladichotomie manifeste entre hémisphère sud et nord est une énigme. Parmi les autres interrogations figurent[53] :
Dès le début des années 1980, il devient clair pour lesplanétologues que, pour répondre à ces questions, la prochaine mission d'exploration de Mars devait être unorbiteur circulant sur uneorbite héliosynchrone durant uneannée martienne complète et disposant d'une suite d'instruments permettant de recueillir des données à la fois sur l'atmosphère, la surface et la structure interne.
Le succès des missionsViking est suivi d'une période de plus de vingt ans sans nouvelle mission américaine sur le sol martien. La majorité des scientifiques et des ingénieurs impliqués dans le programmeViking espèrent d'autres missions, aux objectifs plus ambitieux, mais les administrateurs de la NASA sont moins enthousiastes. Alors que les Américains ont démontré leur suprématie sur la Lune et sur Mars et que les Soviétiques, à travers le programmeSaliout, multiplient les vols de longue durée autour de la Terre, un nouveau type de rivalité se joue entre les deux nations, axé sur la maîtrise de l'espace circumterrestre. Le développement de lanavette spatiale draine alors l'essentiel des ressources de l'agence spatiale. L'envoi d'hommes autour de la terre, sans être jugé aussi passionnant que l'exploration de contrées lointaines, suscite (auprès du grand public et des décideurs politiques) plus d'intérêt que les paysages désertiques extraterrestres. Certes, des équipes de scientifiques et d'ingénieurs américaines, russes et européennes élaborent différents projets, parfois très détaillés. Mais, durant deux décennies, aucun d'entre eux ne se concrétise hormis l'envoi de deux sondes soviétiques en 1988, qui ne parviendront pas à destination[54].
Quinze ans après les résultats décevants de leurprogrammeMars, les soviétiques s'intéressent à nouveau àMars. Cette fois, le principal objet d’étude n'est pas la planète elle-même mais l'un de ses deux satellites naturels :Phobos. Deux sondes sont envoyées vers Mars :Phobos 1 le etPhobos 2 le. Les deux lancements se déroulent correctement jusqu’au oùPhobos 1 interrompt brutalement ses communications à la suite d'une erreur humaine.Phobos 2 reste donc la seule sonde à pouvoir accomplir sa mission. Mais le, alors que la sonde n’est plus qu’à50 mètres de Phobos et qu’elle s’apprête à lancer ses deux atterrisseurs, les communications sont une nouvelle fois perdues. On estime aujourd'hui que ce dysfonctionnement a été provoqué par des particules émises lors d'uneéruption solaire.
La décennie est marquée par un bref retour des Américains vers la planète (avec notamment l'envoi du premierrover), la continuation des échecs russes et l'entrée du Japon dans l'exploration de la planète rouge, mais qui connait lui aussi la déconvenue. Au total, sur sept missions lancées, seulement deux sont des succès.
Dix-sept ans après leprogrammeViking, soit le temps nécessaire pour dépouiller les données envoyées par les deux sondes jumelles, laNASA décide de retourner vers Mars en lançantMars Observer le. Mais le, soit trois jours avant la date prévue pour l’insertion sur son orbite martienne, le contact est perdu pour des raisons indéterminées[Note 4].Mars Observer est alors lasonde la plus coûteuse envoyée par la NASA (813 millions de dollars).
L'échec de cette mission entraîne une révision complète de la stratégie américaine d’exploration duSystème solaire : la NASA lancera désormais des sondes moins sophistiquées mais à budget serré : l'objectif est de ne pas tout perdre en cas d’échec tout en permettant la réalisation d'un plus grand nombre de missions, d'un cycle de développement raccourci. La devise« better, faster, cheaper » (« mieux, plus vite, moins cher ») accompagne le nouveauprogrammeDiscovery. Dans le cadre de ce programme et comme à chaqueconjonction favorable de Mars et de la Terre (environ tous les deux ans), la NASA prévoit d’envoyer à la fois une sonde de typeorbiteur, qui doit effectuer ses observations depuis son altitude, et une autre de typeatterrisseur, œuvrant depuis le sol.
Les objectifs initialement assignés à la sondeMars Observer sont ventilés entre les orbiteurs beaucoup plus légers du nouveau programme. Il est donc prévu que des copies des instruments deMars Observer seront donc embarquées sur les sondesMars Global Surveyor, en 1996,Mars Climate Orbiter (en 1998),Mars Odyssey (en 2001) etMars Reconnaissance Orbiter (en 2005)[55].
| Date de lancement | Mission | Type | Agence spatiale | Résultat |
|---|---|---|---|---|
| ProgrammeViking | 1975 | 2orbiteurs et 2atterrisseurs | NASA | Succès Dernière mission scientifique réussie avant MGS |
| ProgrammePhobos | 1988 | 2 orbiteurs et 2 atterrisseurs lunaires | Union soviétique | Échec |
| Mars Observer | 1992 | orbiteur et 2 atterrisseurs | NASA | Échec |
| Mars Global Surveyor | 1996 | orbiteur | NASA | Succès |
| Mars 1996 | 1996 | orbiteur et 2 atterrisseurs | Roscosmos (Russie) | Échec |
| Mars Pathfinder | 1996 | Démonstrateur technologique (atterrisseur) | NASA | Succès |
| Nozomi | 1992 | orbiteur | ISAS (Japon) | Échec |
| Mars Climate Orbiter | 1999 | orbiteur | NASA | Échec |
| Mars Polar Lander | 1999 | atterrisseur | NASA | Échec |
Toujours en quête d'un succès franc et massif, les Russes mettent au point une mission qui doit faire date dans l'exploration de la planète rouge. En collaboration avec l’Union européenne et les États-Unis, ils conçoivent une sonde de 6 180 kilogrammes composée d’un satellite d’observation, de deux modules d’atterrissage et de deux pénétrateurs.Mars 96 est lancé le,il est l'engin le mieux équipé jamais lancé par l’homme[non neutre]. Mais une défaillance de son lanceur, unefuséeProton, cause sa perte le lendemain du décollage. La mission est un nouvel échec pour la Russie.
| Mission | Lancement | Eau ? | Habitabilité ? | Vie ? |
|---|---|---|---|---|
| Mars Global Surveyor | 1996 | X | ||
| Mars Pathfinder | 1996 | X | ||
| 2001 Mars Odyssey | 2001 | X | ||
| Mars Express | 2003 | X | ||
| MER (Spirit) | 2003 | X | ||
| MER (Opportunity) | 2003 | X | ||
| Mars Reconnaissance Orbiter | 2005 | X | ||
| Phoenix | 2007 | X | X | |
| MSL (Curiosity) | 2011 | X | X | X |
| MAVEN | 2013 | X | X | X |
| ExoMars Trace Gas Orbiter | 2016 | X | X | |
| InSight | 2018 | X | X | |
| Mars 2020 | 2020 | X | X | |
| Rover ExoMars | 2022 | X | X |
La première sonde du programme « Better, faster, cheaper » (enfrançais :« mieux, plus vite, moins cher »), lancée le, est l’atterrisseurMars Pathfinder. qui se pose sur le sol martien (très exactement dans la région d’Ares Vallis), le, plus de vingt ans après lesViking. Il libère le premierrobot mobile,Sojourner, qui explore les environs immédiats, parcourant une centaine de mètres jusqu'à l'arrêt des transmissions le.
Lancé le, soit un mois avantMars Pathfinder,Mars Global Surveyor arrive autour de Mars deux mois après lui, le. Pendant neuf ans, l’orbiteur étudie l'ensemble de la surface de Mars, son atmosphère et sa structure interne et nous renvoie plus de données sur la planète que toutes les autres missions réunies. Parmi les découvertes importantes, il révèle la présence dedépôts sédimentaires et d’hématites dans la région deMeridiani Planum, apportant ainsi deux preuves supplémentaires de laprésence d’eau liquide dans un passé lointain. Il découvre également unchamp magnétique fossile, dont la structure pourrait traduire une anciennetectonique des plaques. Enfin, il permet de mieux comprendre le cycle de l’eau et produit une carte topographique globale, d'où son nom.
Fin 1998/début 1999, la NASA lance deux nouvelles sondes,Mars Climate Orbiter etMars Polar Lander. Toutes les deux sont victimes de défaillances à trois mois d'intervalle avant d’avoir débuté la partie scientifique de leur mission[57]. Face à cette série de défaillances, visiblement liées à sa nouvelle doctrine, la NASA suspend toutes les missions futures de son programme d'exploration martienne, notamment les sondesMars Surveyor 2001 en voie d'achèvement.
L'année 1998 marque l’entrée duJapon dans l’exploration interplanétaire. L’objectif est de placer une sonde en orbite autour de Mars afin d’étudier les interactions de son atmosphère avec levent solaire.Nozomi est lancée le. Rapidement victime d'une série d'incidents, dont une panne de son propulseur, elle doit repousser son rendez-vous avec Mars de 1999 à 2004. En 2002, alors qu'elle s'est placée enorbite héliocentrique et profite de l'assistance gravitationnelle de laTerre, la sonde est victime d'une forteéruption solaire qui met à mal ses circuits électriques, faisant craindre le pire. En effet, n'ayant pas été conçue pour atterrir sur Mars,Nozomi n'a pas subi la décontamination recommandée par le COSPAR. Si elle venait à s'écraser sur la planète, les effets pourraient donc être catastrophiques. Face à l'inquiétude de lacommunauté scientifique, elle rate volontairement son objectif et passe à 1 000 kilomètres de la planète rouge le.
Un des objectifs majeurs desplanétologues spécialistes de Mars est de pouvoir analyser un échantillon du sol martien dans des laboratoires sur Terre. En 1988, un projet de retour d'échantillon est élaboré mais son coût, évalué à l'époque à sept milliards de dollars américains[Note 5], est jugé beaucoup trop élevé par les décideurs.
Au cours des années 1990, le projet de retour d'échantillon est réactivé par la NASA en partenariat avec leCNES : le scénario est élaboré en s'appuyant sur la « doctrine » des missions à bas coûts (« better, faster, cheaper », enfrançais :« mieux, plus vite, moins cher ») promulguée par l'administrateur de la NASA de l'époqueDaniel Goldin. Mais l'échec des deux missions martiennes de 1999,Mars Polar Lander etMars Climate Orbiter, produits de cette politique, ainsi qu'une approche plus réaliste des coûts[Note 6] mettent fin au projet de retour d'échantillon au début desannées 2000. La communauté scientifique poursuivait un autre objectif majeur consistant à mettre en place un réseaugéophysique constitué de stations automatiques statiques disposées à la surface de Mars chargées de collecter des donnéesmétéorologiques,sismologiques etgéologiques. Au cours des années 1990, plusieurs projets (MarsNet,InterMarsNet[Note 7]) sont élaborés dans le cadre d'une coopération internationale pour mettre sur pied ce réseau de stations mais tous échouent pour des raisons financières[58].
Au début des années 2000, les projets martiens d'envergure ne sont plus à l'ordre du jour au sein de la NASA comme dans le cadre d'une coopération internationale, faute d'appuis financiers. Néanmoins, pas moins de cinqsondes, dont une européenne, sont lancées vers Mars. Toutes ont pour objectif principal l'étude de l'eau au cours de l'histoire géologique de la planète rouge. À la différence de la décennie précédente où de nombreux échecs avaient été enregistrés, celle-ci est marquée par la réussite. L'agence spatiale américaine, en particulier, développe lesroversMars Exploration Rover (MER) aux capacités qui s'annonçaient limitées[59] mais qui se révèlent en réalité étonnantes. Le roverOpportunity a notamment survécu15 ans à la surface de Mars, jusqu'en.
En 2001, laNASA renoue toutefois avec le succès grâce à l'orbiteur2001 Mars Odyssey, rescapé du programme« better, faster, cheaper » (« mieux, plus vite, moins cher ») et qui a des caractéristiques très proches deMars Climate Orbiter. Lancé le et d'une masse de 725 kg, il atteint Mars le. Ses objectifs principaux sont de dresser une carte de la distribution des minéraux et des éléments chimiques à la surface de Mars et de détecter la présence éventuelle d'eau à l'aide de ses trois instruments scientifiques hérités en partie de la missionMars Observer. Ceux-ci mettent effectivement en évidence de grandes quantités de glace stockées sous les deux pôles et détectent une présence particulièrement importante depotassium. Le spectromètre imageur THEMIS établit une carte globale de Mars en lumière visible et en infrarouge et détecte de grandes concentrations d'olivine qui prouvent que la période sèche que connait Mars a débuté il y a très longtemps. Enfin, les données fournies sont utilisées pour sélectionner les sites d'atterrissages des roversMars Exploration Rover (MER). La sonde, dont la mission a été prolongée à plusieurs reprises, est mise en mode de survie en 2012, par suite d'une légère anomalie, puis remise en service. Elle reste opérationnelle en 2016, quinze ans après son lancement, servant notamment de relais de télécommunications entre laTerre et les engins actifs au sol, tels que les rovers MER etMars Science Laboratory (MSL, ouCuriosity).
À la suite de l'échec de la sonde russeMars 96, l'Agence spatiale européenne (ESA) décide de reprendre une partie des objectifs de sa mission : recherche de traces d'eau et de vie (passée ou présente), cartographie, étude de la composition de l'atmosphère. Le, la sonde est lancée ducosmodrome de Baïkonour. La charge utile comprend deux parties : un orbiteur,Mars Express, et un atterrisseur,Beagle 2, qui possède un perforateur, un petitspectromètre de masse et d'autres appareillages placés sur un bras robotisé. La sonde se met autour de Mars le, recueille un grand nombre de données : elle fournit des images tridimensionnelles du relief, découvre de grandes quantités de glace d'eau à proximité du pôle sud, met en évidence la présence d'argile, un minéral essentiel dans la problématique de l'eau sur Mars et confirme la présence deméthane dans l'atmosphère, relançant ainsi l'espoir de découvrir un jour une forme de vie sur la « planète rouge ». Il est prévu que sa mission s'achève fin 2016[60]. L'atterrisseur, en revanche, a une vie plus brève : le, après avoir été largué comme prévu, il rompt ses communications avant d'avoir atteint la surface.
Lors de la fenêtre de tir suivante en 2003, l'agence spatiale américaine lance les deux missionsMars Exploration Rover : chacune emporte unastromobile (rover) ayant pour objectif d’étudier lagéologie de la planète Mars et en particulier le rôle joué par l’eau dans l’histoire de la planète. Le premier astromobile,Spirit, atterrit en dans lecratère Gusev, qui pourrait être le lit d'un ancien lac. Le second,Opportunity, se pose peu après dansMeridiani Planum où deshématites, détectées depuis l'orbite parMars Global Surveyor, pourraient avoir été créées en présence d'eau liquide. Chaque astromobile pèse environ 185 kg et se déplace sur six roues mues par l’énergie électrique fournie par despanneaux solaires. Il est équipé de trois paires de caméras utilisées pour la navigation et de plusieurs instruments scientifiques : unecaméra panoramique située sur un mât à 1,5 mètre de hauteur, un outil pour abraser la surface des roches porté par un bras articulé sur lequel se trouvent également unspectromètre àrayons X, unspectromètre Mössbauer et une caméra microscope. Enfin, unspectromètre infrarouge est utilisé pour l’analyse des roches et de l’atmosphère. Les deux robots découvrent plusieurs formations rocheuses qui résultent probablement de l’action de l’eau dans le passé : billes d’hématite grise etsilicates. Les rovers ont également permis d’étudier les phénomènes météorologiques, d’observer des nuages et de caractériser les propriétés des couches de l’atmosphère martienne.
Conçus pour ne survivre que 90 jours et parcourir tout au plus600 mètres, les deux astromobiles démontrent une résistance exceptionnelle : les liaisons avecSpirit cessent en 2009 et celles avecOpportunity, en, après avoir parcouru plus de 44 km.
Lancé le et d'une masse de plus de deux tonnes (carburant compris), l'orbiteurMars Reconnaissance Orbiter (MRO) de la NASA a pour objectif principal de cartographier lasurface de Mars de manière très détaillée. L'engin dispose à cet effet d'un télescope associé à une caméraHiRISE permettant d'obtenir des images avec unerésolution inégalée de 20 à 30 cm. Il est également équipé d'un spectromètre et d'un radiomètre fonctionnant en lumière visible et infrarouge ainsi que d'un radar permettant de déterminer lacomposition minéralogique du sol et de rechercher l'eau piégée sous forme de glace. Enfin, MRO est équipé d'un système de télécommunications qui doit lui permettre de transférer des volumes de données très importants vers la Terre et de jouer le rôle de relais pour les données collectées par les atterrisseurs et astromobiles posés à la surface, tels queMars Science Laboratory. En se plaçant en orbite autour de Mars,MRO prend la suite deMars Global Surveyor et devient le quatrième satellite artificiel opérationnel en orbite autour de la planète rouge avec la sonde européenneMars Express, et les deux sondes de la NASAMars Odyssey etMars Global Surveyor.
L'atterrisseurPhoenix est lancé le. Comme2001Mars Odyssey, il provient d'un rescapé du programme« better, faster, cheaper »,Mars Surveyor 2001, rééquipé en partie avec des instruments récents. Il se pose à la surface de Mars le, à proximité de lacalotte polaire Nord, dans la région deVastitas Borealis, où d'importants stocks de glace ont été détectés juste au-dessous de la surface. L'objectif de la mission est l'étude de l'eau liquide à la surface dans un passé récent ainsi que l'observation du climat de la planète. Les instruments dePhoenix confirment la présence de glace d'eau sur le site et fournissent des informations détaillées sur la composition du sol et la météorologie locale. Comme cela était envisagé, la sonde ne survit pas à son premier hiver martien.
Phobos-Grunt, lancé fin 2011, devait marquer, dans le domaine de l'exploration duSystème solaire, le retour de laRussie héritière du programme spatial de l'Union soviétique après un hiatus de15 ans. L'objectif de la mission est d'étudier la lunePhobos après s'être posé sur son sol et de ramener sur Terre un échantillon de son sol[61]. La sonde emporte une vingtaine d'instruments scientifiques, dont certains développés par l'Allemagne, la France, l'Italie et la Suisse[62]. Elle emporte également le petit orbiteurchinoisYinghuo 1, qui devait être placé en orbite autour de Mars pour étudier les interactions entre l'atmosphère de la planète et levent solaire[63]. Mais la sonde spatiale une fois en orbite terrestre ne parvient pas à rejoindre son orbite de transit vers Mars et est détruite en rentrant dans l'atmosphère terrestre en[64].
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Au début des années 2000, la NASA demande auMars Science Program Synthesis Group, groupe de travail représentant la communauté scientifique internationale, d'identifier les orientations à donner à l'exploration martienne pour la décennie 2010-2020. Le résultat de ces travaux est publié en 2003[65]. La recherche de l'eau qui avait servi de fil conducteur aux missions des années 1990 est remplacée par celle des composants permettant l'apparition de la vie. Quatre priorités ont été fixées :
La décision de lancer le développement du rover lourd et polyvalentMars Science Laboratory est prise en 2003 et découle directement de ces travaux. Son instrumentation lui permet d'étudier lachimie du carbone sur Mars, de fournir des données dépourvues d’ambiguïté sur la géologie martienne et d'analyser les dépôts hydrothermaux, c'est-à-dire de constituer un instrument adapté pour trois des axes de recherche envisagés. La précision de son atterrissage (marge d'erreur de moins de 20 km) et son autonomie garantie (au moins 20 km) permettent pour la première fois, dans une mission impliquant d'atterrir à la surface de Mars, de cibler les sites martiens les plus intéressants, caractérisés généralement par la présence de reliefs tourmentés et/ou une surface peu étendue[66],[67]. Compte tenu de son coût,Mars Science Laboratory est rattaché auprogrammeFlagship, qui regroupe les missions interplanétaires les plus ambitieuses de la NASA dont le budget peut atteindre plusieurs milliards de dollars et qui sont lancées tous les dix ans environ.
MSL est lancé le et sonastromobileCuriosity est déposé en douceur à la surface de Mars le[68],[69] pour une mission d'une durée initiale fixée à une année martienne (deux années terrestres). Grâce au recours à une série d'innovations dont la principale porte sur une descente hypersonique pilotée, la précision de l'atterrissage permet de poser le rover dans le cratèreGale site d'accès beaucoup plus difficile mais aux caractéristiques particulièrement intéressantes par sa palette de terrains géologiques dont certains pourraient avoir été favorables à la vie. L'engin est cinq fois plus lourd que ses prédécesseurs, lesMars Exploration Rovers (MER), ce qui lui permet d'emporter 75 kg de matériel scientifique, dont deux mini-laboratoires permettant d'analyser les composants organiques et minéraux ainsi qu'un système d'identification à distance de la composition des roches reposant sur l'action d'un laser. Les laboratoires embarqués sont alimentés par un système sophistiqué de prélèvement et de conditionnement d'échantillons comprenant une foreuse.
Après une phase d'approche de 9 km qui dure deux ans (jusqu'en septembre 2014) et comprend quatre arrêts prolongés pour des études géologiques approfondies — Yellowknife Bay,Darwin,Cooperstown,Kimberley — lerover entame l’ascension dumont Sharp, qui est l'objectif principal de la mission. En 2016, malgré des problèmes affectant ses roues et sa foreuse, il confirme l'intérêt du site en fournissant de nombreuses et précieuses informations sur l'histoire de Mars.
En orbite elliptique depuis le, l'objectif deMAVEN, sonde de 2,5 tonnes, est de déterminer les mécanismes à l'origine de la disparition de l’atmosphère, notamment d'étudier les interactions entre l'atmosphère résiduelle et levent solaire. Les instruments embarqués permettent en particulier d'étudier les caractéristiques de la partie supérieure de l’atmosphère de la planète, qui est exposée au bombardement solaire. En évaluant la vitesse d'échappement actuelle des atomes dans l'espace ainsi que les proportions d'isotopes stables présents dans l'atmosphère, les scientifiques espèrent pouvoir reconstituer l'évolution historique de l'atmosphère martienne.
Mars Orbiter Mission s'est placé en orbite autour de Mars trois jours aprèsMAVEN, le. Cet engin de 1,3 tonne est le premier envoyé par l'Inde vers la planète rouge. Selon l'agence spatiale indienne, la mission MOM entend avant tout démontrer que l'ISRO est capable de développer un engin pouvant s'échapper de l'orbite terrestre, de réaliser un transit de 300 jours vers Mars, de s'insérer en orbite autour de la planète et d'y conduire des opérations. Il s'agit donc de prouver la capacité de l'Inde dans les domaines de la navigation spatiale, des télécommunications longue distance et de la mise au point des automatismes nécessaires. L'objectif scientifique (détecter les traces de méthane et rechercher les vestiges de la présence d'eau à la surface), de toute façon limité par la charge utile réduite, est secondaire[70].
ExoMars TGO est unorbiteur de l'Agence spatiale européenne développé avec une participation importante de l'agence spatiale russeRoscosmos. Lancé le par une fuséeProton et d'une masse de 4,3 tonnes, il doit étudier l'atmosphère martienne dès sa mise en orbite, en octobre, puis servir de relais de télécommunications entre la Terre et les engins européens du programmeExomars qui se poseront ultérieurement sur le sol. L'instrumentation scientifique est en partie fournie par la Russie.
L'engin emporte également l'atterrisseur européenSchiaparelli ouExoMars EDM (EDM pourEntry, Descent and landing demonstrator Module), d'une masse de 600 kg et chargé de roder les techniques d'atterrissage sur Mars. Il devait se poser non loin du rover américainOpportunity, mais s'écrase sur le sol martien.Opportunity a tenté de le photographier, sans résultat[71],[72], mais l'orbiteur de laNASAMars Reconnaissance Orbiter parvient à photographier les traces de l'impact à quelques kilomètres du centre de la zone d'atterrissage prévue[73]
InSight, dont le lancement a eu lieu le, est unatterrisseur fixe qui emporte deux instruments scientifiques et qui doit se poser sur le sol martien à proximité de l'équateur : unsismomètre et un capteur de flux de chaleur qui doit être enfoncé jusqu'à une profondeur de cinq mètres sous la surface du sol. Tous deux doivent fournir des données qui contribueront à mieux connaitre la structure et la composition interne de la planète, un des aspects de la planète qui n'a jusqu'à présent été étudié par aucun des engins qui se sont posés sur Mars. L'objectif scientifique de la mission est de reconstituer le processus de formation et d'évolution des planètes rocheuses duSystème solaire[74].
Mars 2020 est unastromobile (enanglais :rover) développé par le centreJPL rattaché à l'agence spatialeaméricaine. Hormis sacharge utile, l'engin spatial est pratiquement de même conception que la sondeMars Science Laboratory et de son roverCuriosity qui s'est posé avec succès sur Mars en. L'un des principaux objectifs assignés à cette nouvelle mission est la collecte d'échantillons du sol martien qui devraient être retournés sur Terre par unemission de retour d'échantillons qui reste à programmer. Le rover nomméPerseverence contient également l'hélicoptèreIngenuity devant valider la possibilité d'un vol dans l'atmosphère martienne. Il s'est posé avec succès le etIngenuity a effectué son premier vol le.
L'agence spatiale chinoise a lancé le la sonde spatialeTianwen-1 à l'aide de sa fusée lourdeLongue Marche 5, arrivée sur place le. La mission comprend unorbiteur et unastromobile (rover) de 200 kg qui s'est posé sur la surface de la planèteMars le. La durée de la mission primaire de l'astromobile est de trois mois[75].
Mars Hope ouEmirates Mars Mission ouAl-Amal (« l'espoir » enarabe) est unesonde spatiale développée par lesÉmirats arabes unis, qui s'est placée en orbite autour de la planèteMars pour étudierson atmosphère. La sonde spatiale de 1 500 kg emporte trois instruments dont une caméra et deux spectromètres[76].
LeroverRosalind Franklin, conçu par l'Agence spatiale européenne avec initialement une participation de la Russie pour le module de descente, et faisant partie du programmeExoMars, doit être lancé en 2028[77]. Il a pour objectifs principaux la recherche de signes de vie passée ou présente, l'étude de la distribution de l'eau dans le sous-sol martien, le référencement des dangers liés à l'environnement martien pour de futures missions habitées et l'étude de la structure interne de Mars[78]. Initialement prévue pour 2018, la mission a du être repoussée à 2020[79] puis à 2022 jusqu'à lafenêtre de tir suivante afin de poursuivre des tests, liés notamment à l'ouverture des parachutes[80]. Le, l'Agence spatiale européenne (ESA) annonce que, dans le cadre dessanctions contre la Russie, elle suspend sa collaboration avec Roscosmos sur ce projet. Son directeur estime que le lancement pourrait avoir lieu au mieux en 2026. En cas de rupture définitive de coopération avec la Russie, le programme est retardé au moins jusqu'en 2028[81].
Cet article doit êtreactualisé().
En 2016, l'importance de Mars dans les programmes des principales agences spatiales ne diminue pas et pour la communauté scientifique la planète présente toujours autant d'attrait. Plusieurs missions sont à l'étude, parfois depuis plusieurs décennies comme lamission de retour d'échantillons martiens, mais aucune d'entre elles ne devrait disposer d'un budget permettant un lancement avant 2020.
| Mission | Date lancement | Caractéristiques | Remarques |
|---|---|---|---|
 Next Mars Orbiter | - | Orbiteur | Satellite de communication |
| Mars Geyser Hopper | - | Atterrisseur | Conçu pour pouvoir effectuer après l'atterrissage deux sauts lui permettant de se positionner à faible distance d'un geyser martien source de CO2 |
 MetNet | Atterrisseur | Réseau de stations météorologiques | |
 Mars Network mission | Trois petits impacteurs | Réseau de stations météorologiques[82] | |
| Mars Sample Return | - | - | Mission de retour d'échantillons[82] |
 Mangalyaan 2 | - | Orbiteur, atterrisseur et rover | |
| Icebreaker Life (en) | - | Atterrisseur | Structure interne de Mars |
| PADME (en) | - | Orbiteur | Étude de Phobos et Déimos |
 Martian Moons Exploration | - | Retour d'échantillons | Retour d'échantillons de Phobos |
| Phootprint (en) | - | Retour d'échantillons | Retour d'échantillons de Phobos |
| MELOS (en) | - | Orbiteur et atterrisseur | Étude de la géologie et de l'atmosphère[83] |
 Mars-Grunt (en) | - | Orbiteur, Atterrisseur | Mission de retour d'échantillons |
| BOLD (en) | - | 6 atterrisseurs | Recherche d'indices biologiques dans le sol martien[84],[85] |
| Mission | Date lancement | Caractéristiques | Remarques |
|---|---|---|---|
| Mars Astrobiology Explorer-Cacher | 2018 | Rover | Annulé en 2011 à la suite d'un arbitrage budgétaire. |
| NetLander | 2009 | Atterrisseurs | Réseau de quatre petites stations géophysiques et météorologiques. Annulé en 2003. |
| Mars Surveyor Lander 2001 | 2001 | Atterrisseur | Annulé en 2000 à la suite des échecs de Mars Polar Lander et Mars Climate Orbiter. |
Certaines sondes spatiales incluent dans leurs objectifs la préparation d'éventuelles missions habitées versMars notamment à travers la mesure de l'environnement radiatif sur le trajet vers Mars et en surface. Mais unemission habitée vers Mars, au-delà de son coût estimé à plusieurs centaines de milliards de dollars, nécessitera un appui politique sans faille et de longue durée et constitue un défi technique et humain sans commune mesure avec leprogrammeApollo qui avait mobilisé à son époque des moyens sans précédent :
Wernher von Braun est le premier à faire une étude technique détaillée d'une mission vers Mars[86],[87]. Le projet de Von Braun consistait à envoyer près d'un millier de fusées à trois étages qui mettaient en orbite les éléments de la mission vers Mars ; ceux-ci étaient assemblés depuis une station spatiale en orbite terrestre[87],[88]. À la suite du succès duprogrammeApollo, Von Braun se fit l'avocat d'une mission habitée martienne qui devait être l'objectif du programme des missions habitées de la NASA[89]. Dans le scénario proposé, des lanceursSaturnV étaient utilisés pour mettre en orbite des étages à propulsion nucléaire (NERVA) : ceux-ci étaient utilisés pour propulser deux vaisseaux avec des équipages de six hommes. La mission devait être lancée au début des années 1980. La proposition fut étudiée par le présidentRichard Nixon et repoussée en faveur de lanavette spatiale.
À la suite du succès des sondes martiennesViking, une série de conférences furent données entre 1981 et 1996 sous le titre the Case for Mars[90] à l'université du Colorado à Boulder. Ces conférences défendaient le principe de l'exploration de Mars par des missions habitées en présentant les concepts et les technologies nécessaires et étaient suivies d'ateliers de travail destinés à détailler le déroulement des missions. L'un des concepts de base était la réutilisation des ressources martiennes pour fabriquer le carburant nécessaire au voyage de retour. L'étude fut publiée dans une série de volumes[91],[92] publiés par l'American Astronautical Society. Des conférences ultérieures présentèrent un certain nombre de concepts alternatifs dont celui de « Mars Direct » préconisé parRobert Zubrin et David Baker ; les « Footsteps to Mars » proposition deGeoffrey A. Landis[93], qui proposait de réaliser des missions intermédiaires avant d'atterrir sur Mars, dont celle de poser un équipage sur Phobos et leGreat Exploration proposé par leLawrence Livermore National Laboratory, entre autres.
En 1989, en réponse à une demande du président des États-Unis, la NASA réalise une étude sur les projets d'exploration habitée de la Lune et de Mars qui doit prendre la suite de laStation spatiale internationale. Le rapport qui en résulte, appelé le90-day study[94], propose un plan à long terme consistant à compléter la Station spatiale internationale, jugée comme étant une étape incontournable, puis de retourner sur la Lune pour y établir une base permanente et enfin envoyer des hommes sur Mars. Ce rapport est largement critiqué comme trop ambitieux et trop coûteux et tous les fonds destinés à l'exploration habitée au-delà de l'orbite terrestre sont supprimés par le Congrès[95].
À la fin des années 1990, la NASA définit plusieurs scénarios d'exploration habitée de Mars. L'un des plus remarquables, souvent cité, est leDesign reference mission 3.0 (DRM 3.0). L'étude a été réalisée par l'équipe d'exploration de Mars duCentre spatial Lyndon B. Johnson (JSC). Des personnes représentant les différents centres de recherche de la NASA ont défini un scénario de référence d'exploration de Mars par l'homme. Le plan décrit les premières missions sur Mars en développant les concepts utilisés et les technologies mises en œuvre. Cette étude repose sur des études précédentes principalement sur les travaux du Groupe de Synthèse (1991) et de Zubrin (1991) pour l'utilisation de carburants produits à partir de l'atmosphère martienne. L'objectif principal de cette étude était de stimuler la réflexion et la découverte d'approches alternatives pouvant améliorer la faisabilité ainsi que réduire les risques et les coûts.
Le président américainGeorge W. Bush est à l'origine d'un document programme publié le et intituléVision for Space Exploration. Ce document prévoit la mise en place d'un avant-poste sur la Lune vers 2020. Des missions préalables durant la décennie 2010-2020 doivent permettre la mise au point des techniques nécessaires[96]. Le,Michael Griffin, alors administrateur de la NASA, a suggéré qu'une mission habitée vers Mars pourrait être lancée vers 2037[97]. La NASA a également envisagé de lancer des missions vers Mars depuis la Lune[98]. Cette option n'a toutefois pas été retenue car elle nécessiterait l'installation d'un véritable complexe industriel sur la Lune qui serait difficile à exploiter et à entretenir. L'ESA prévoit également la possibilité de missions habitées vers Mars sans fixer de date précise[99].
Les données collectées par les missions spatiales ont permis de reconstituer une grande partie l'histoire de Mars, mais de nombreuses questions restent en suspens[100] :
| Type de mission | Taux de réussite | Nombre de sondes lancées | Succès | Succès partiels | Échec au lancement | Échec durant le transit vers Mars | Échec à l'insertion en orbite ou à l'atterrissage |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Survols | 45 % | 11 | 5 | 4 | 2 | ||
| Orbiteurs | 54 % | 24 | 11 | 2 | 5 | 3 | 3 |
| Atterrisseurs | 30 % | 10 | 3 | 3 | 4 | ||
| Rovers | 90 % | 5 | 4 | 1 | 1 | ||
| Retour d'échantillons | 0 % | 1 | 1 (Phobos) | ||||
| Total | 49 % | 51 | 22 | 3 | 9 | 9 | 8 |
| Missions | Lancement | Arrivée sur Mars | Fin de mission | Type engin spatial | Objectif principal | Résultat | Réf. |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Mars 1960A | Survol | Échec lors du lancement | [1] | ||||
| Mars 1960B | Survol | Échec lors du lancement | [2] | ||||
| Mars 1962A | Survol | Échec lors du lancement | [3] | ||||
| Mars 1 | Survol | Échec : contact perdu | [4] | ||||
| Mars 1962B | Atterrisseur | Échec : ne parvient pas à quitter l'orbite terrestre | [5] | ||||
| Mariner 3 | survol | Échec lors du lancement | [6] | ||||
| Mariner 4 | Survol | Succès (premier survol réussi) | [7] | ||||
| Zond 2 | Survol | Échec : contact perdu | [8] | ||||
| Mariner 6 | Survol | Succès | [9] | ||||
| Mariner 7 | Survol | Succès | [10] | ||||
| Mars 1969A | Orbiteur | Échec lors du lancement | [11] | ||||
| Mars 1969B | Orbiteur | Échec lors du lancement | [12] |
| Mission | Lancement | Arrivé sur Mars | Fin de mission | Type engin spatial | Objectif principal | Résultat | Réf. |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Mariner 8 | Orbiteur | Échec lors du lancement | [13] | ||||
| Cosmos 419 | Orbiteur | Échec : ne parvient pas à quitter l'orbite terrestre | [14] | ||||
| Mariner 9 | Orbiteur | Succès (première mise en orbite réussie) | [15] | ||||
| Mars 2 | Orbiteur | Succès | [16] | ||||
| Mars 2 Lander | Atterrisseur | Échec : s'écrase à la surface de Mars | [17] | ||||
| Mars 3 | Orbiteur | Succès ? | [18] | ||||
| Mars 3 Lander | Atterrisseur | Succès partiel (premier atterrissage réussi) : cesse d'émettre au bout de quelques secondes | [19] | ||||
| Mars 4 | Orbiteur | Échec : ne parvient pas à se mettre en orbite martienne | [20] | ||||
| Mars 5 | Orbiteur | Succès partiel : cesse d'émettre au bout de 9 jours | [21] | ||||
| Mars 6 | Atterrisseur | Succès partiel : ne transmet aucune donnée après l'atterrissage | [22] | ||||
| Mars 7 | Atterrisseur | Échec : se place en orbite héliocentrique | [23] | ||||
| Viking 1 Orbiter | Orbiteur | Succès | [24] | ||||
| Viking 1 Lander | Atterrisseur | Succès | [25] | ||||
| Viking 2 Orbiter | Orbiteur | Succès | [26] | ||||
| Viking 2 Lander | Atterrisseur | Succès | [27] |
| Missions | Lancement | Arrivée sur Mars | Fin de mission | Type engin spatial | Objectif principal | Résultat | Réf. |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Phobos 1 | Orbiteur | Échec : contact perdu avant d'atteindre Mars | [28] | ||||
| Atterrisseur | Échec | ||||||
| Phobos 2 | Orbiteur | Succès partiel : contact perdu avant que l'atterrisseur ne soit largué surPhobos | [29] | ||||
| Atterrisseur | Échec |
| Missions | Lancement | Arrivée sur Mars | Fin de mission | Type engin spatial | Objectif principal | Résultat | Réf. |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Mars Observer | Orbiteur | Échec : contact perdu 3 jours avant la mise en orbite | [30] | ||||
| Mars Global Surveyor | Orbiteur | Succès | [31] | ||||
| Mars 96 Orbiter | Orbiteur | Échec : ne parvient pas à quitter l'orbite terrestre | [32] | ||||
| Mars 96 Surface Station | Atterrisseur | Échec | [33] | ||||
| Mars 96 Surface Station | Atterrisseur | Échec | [34] | ||||
| Mars 96 Surface Penetrator | Pénétrateur | Échec | [35] | ||||
| Mars 96 Surface Penetrator | Pénétrateur | Échec | [36] | ||||
| Mars Pathfinder | Atterrisseur | Démonstrateur technologique | Succès | [37] | |||
| Sojourner | Rover | Démonstrateur technologique | Succès (premier robot mobile confirmé) | [38] | |||
| Nozomi | Orbiteur | Échec : ne parvient pas à se mettre en orbite martienne | [39] | ||||
| Mars Climate Orbiter | Orbiteur | Échec : s'écrase à la surface de Mars | [40] | ||||
| Mars Polar Lander | Atterrisseur | Échec : contact perdu avant l'entrée dans l'atmosphère | [41] | ||||
| Deep Space 2 | Pénétrateur | Échec | [42] |
| Missions | Lancement | Arrivée sur Mars | Fin de mission | Type engin spatial | Objectif principal | Résultat | Réf. |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2001 Mars Odyssey | En opération | Orbiteur | distribution des minéraux et des éléments chimiques à la surface, présence d'eau | Succès | [43] | ||
| Mars Express | En opération | Orbiteur | Cartographie, géologie, présence d'eau | Succès | [44] | ||
.svg) Beagle 2 | Atterrisseur | Échec : contact perdu avant l'atterrissage | [45] | ||||
| Spirit | Rover | Succès | [46] | ||||
| Opportunity | Rover | Succès | [47] | ||||
| Mars Reconnaissance Orbiter | En opération | Orbiteur | Succès | [48] | |||
| Phoenix | Atterrisseur | Succès | [49] |
| Missions | Lancement | Arrivée sur Mars | Fin de mission | Type engin spatial | Objectif principal | Résultat | Réf. |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Phobos-Grunt | Atterrisseur | Étude dePhobos, retour d'échantillons | Échec : Communications perdues alors que la sonde est toujours en orbite terrestre[101]. | [50] | |||
 Yinghuo 1 | Orbiteur | Observation de la planète | Échec | [51] | |||
| Mars Science Laboratory | En opération | Rover | Géologie, traces du vivant | Succès | [52] | ||
| Mars Orbiter Mission | 24 septembre 2014 | En opération | Orbiteur | Démonstrateur technologique | Succès | [53] | |
| MAVEN | 21 septembre 2014 | En opération | Orbiteur | Étude de l'échappement atmosphérique | Succès | [54] | |
| ExoMars Trace Gas Orbiter | En opération | Orbiteur | Étude de l'échappement atmosphérique | Succès | [55] | ||
| Schiaparelli | Atterrisseur | Démonstrateur technologique | Échec | ||||
| InSight | Atterrisseur | Structure interne de Mars | Succès | [56] | |||
| Mars Cube One | CubeSat | Démonstrateur technologique |
Selon André Debus duCNES, un milliard de bactéries auraient été amenées sur Mars par les différentes explorations américaines et européennes[102],[103].
| Missions | Lancement | Arrivée sur Mars | Fin de mission | Type engin spatial | Objectif principal | Résultat | Réf. |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Mars Hope | En opération | Orbiteur | Étude de l’atmosphère | Succès | |||
| Tianwen-1 | (mise en orbite) (atterrissage) | En opération | Orbiteur, Rover | Démonstrateur technologique | Succès | ||
| Mars 2020 | En opération | Rover | Collecte échantillon | Succès | |||
| Mangalyaan 2 | ~2026 | A l'étude | Orbiteur et rover ? | ||||
| Next Mars Orbiter | ~2026 | En suspens | Orbiteur | Télécommunications, télédétection | |||
| Martian Moons Explorer | ~2026 | En développement | Retour d'échantillons de Phobos | ||||
| Rover ExoMars | ~2028 | En développement | Rover | Géologie |
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