| Organisation |  NASA |
|---|---|
| Constructeur | Jet Propulsion Laboratory |
| Programme | Mariner |
| Domaine | Observation de la planèteVénus |
| Type demission | Sonde planétaire |
| Nombre d'exemplaires | 2 |
| Statut | Mission terminée |
| Autres noms | P-38, Mariner-R2 |
| Lancement | 27 août 1962 à 06 h 53 min 14 s TU |
| Lanceur | Atlas-Agena B # 6 (Atlas-D # 179 - Agena B # 6902) |
| Survol de | Vénus, le 14 décembre 1962 à 19 h 59 min 28 s TU |
| Fin de mission | 3 janvier 1963 |
| Durée | 140 jours |
| Identifiant COSPAR | 1962-041A |
| Masse au lancement | 203,6 kg |
|---|---|
| Masse instruments | 22,4 kg |
| Ergols | Hydrazine |
| Contrôle d'attitude | Stabilisé sur 3 axes |
| Source d'énergie | Panneaux solaires |
| Puissance électrique | 220 watts |
| Orbite | Héliocentrique |
|---|---|
| Périapside | 0,72UA |
| Apoapside | 1,00 UA |
| Période de révolution | 292 jours |
| Inclinaison | 0,00° |
| Microwave Radiometer | Radiomètre micro-onde |
|---|---|
| Infrared Radiometer | Radiomètre infrarouge |
| Three-Axis Fluxgate Magnetometer | Magnétomètre à fluxgate à trois axes |
| Cosmic Dust Detector | Détecteur de poussière cosmique |
| Solar Plasma Spectrometer | Spectromètre de plasma solaire |
| Particle Detector | Détecteurs de particules |
| Ionization Chamber | Chambre d'ionisation |
| Celestial Mechanics Experiment | Expérience de mécanique céleste |
Mariner 2, ouMariner-Venus 1962, ou parfoisMariner R-2, est unesonde spatiale de laNASA ayant survolé la planèteVénus. Elle est la première à réussir sa mission dans leprogramme Mariner.Mariner 1, dont elle est la copie, est détruite au lancement un mois auparavant. Elle est également la première sonde à survoler avec succès une autreplanète, la sonde soviétiqueVenera 1 lancée en 1961 étant devenue muette peu après son lancement. La NASA choisit de mettre à l'écart la troisième sonde spatiale de la série (Mariner R-3) prévue pour la période de lancement de 1964.
Peu après la création de l'agence spatiale américaine, laNASA, le, le laboratoire de recherche californien duJet Propulsion Laboratory (JPL) qui développe jusque là des missiles balistiques rejoint la NASA en. Le JPL se spécialise dans la réalisation des missions robotiques d'exploration duSystème solaire. Dès le départ, les dirigeants du JPL souhaitent lancer des missions vers lesplanètes inférieures (Mars, Vénus) mais pour répondre aux attentes de la NASA, il prend en charge deux programmes d'exploration de laLune : leprogramme Ranger et leprogramme Surveyor. La NASA lance au début de 1961 leprogramme Mariner dont l'objectif est l'exploration des planètes inférieures. Il s'agit de développer des véhicules spatiaux beaucoup plus complexes que les précédents avec une masse atteignant environ 500 kilogrammes. Pour les placer en orbite, le JPL commence à développer un étage supérieur pour unlanceur, baptisé Vega. Mais la NASA, quelques mois après avoir donné son feu vert à ces travaux, décide en 1959 de revenir sur sa décision, car elle décide d'utiliser les deux étages supérieurs que laUSAF développe de son côté : le premier est l'étageAgena qui vient tout juste d'effectuer son premier vol, le second est l'étageCentaur, dont le premier vol est prévu en 1962. Les ingénieurs du JPL décident de développer une première sonde spatiale Mariner A qui doit survoler la planèteVénus en 1962 et une sonde spatiale plus complexe, Mariner B, qui doit effectuer le premier survol de Mars en 1964. Ces sondes utilisent pour la première fois depuis le début de l'ère spatiale une combinaison d'ergols très performantehydrogène liquide/oxygène liquide qui doit permettre de lancer les sondes spatiales Mariner. Mais la mise au point de l'étage Centaur s'avère difficile et au cours de l'été 1961, la USAF annonce que la date de son premier vol est repoussé et que l'étage ne sera de toute façon pas prêt pour lafenêtre de lancement de 1962. Pour la première mission Mariner, le JPL est contraint d'utiliser l'étage Agena beaucoup moins puissant. Le projet de la sonde Mariner A est annulé et remplacé par une version hybride de la sonde Mariner originale et des sondes lunairesRanger du Block I (d'où la dénomination Mariner R) qui doit être lancée par un lanceurAtlas-D avec un second étageAgena allégé. Les objectifs de la mission s'en trouvent diminués[1].
En une semaine, la conception de la sonde spatiale est complètement revue pour pouvoir réduire sa masse des deux tiers. L'équipe de projet dispose de moins de un an pour mettre au point la sonde spatiale. Celle-ci doit êtrestabilisée sur 3 axes - une première pour une sonde spatiale - pour qu'une correction de trajectoire puisse être effectuée au cours de son transit vers Vénus et qu'elle puisse survoler suffisamment près la planète pour collecter des données scientifiques significatives. Les responsables du projet décident de construire deux sondes spatiales jumelles (Mariner 1 et Mariner 2) ainsi qu'un exemplaire pour pièces de rechange et après le lancement pour permettre de reconstituer des comportements anormaux constatés en cours de mission.
À l'époque, le JPL emploie environ 2 200 personnes. Ces personnes travaillent souvent en parallèle sur plusieurs projets. Environ 250 employés du JPL travaillent sur le projet ainsi que 34 sous-traitants et près de 1 000 fournisseurs de pièces détachées. Le coût de développement de Mariner 1 et Mariner 2 s'élève à 47 millions dedollars américains, une somme importante pour l'époque mais qui sera largement dépassée par les projets suivants[2].
La mission doit répondre à d'importantes attentes scientifiques. La première concerne la planèteVénus. Dans les années 1950, l'hypothèse d'une planète Vénus plus chaude que la Terre mais habitable est considérée comme la plus probable. Mais des mesures effectuées à l'aide d'instruments terrestres à la fin des années 1950 semblent indiquer que l'atmosphère est dépourvue d'oxygène et de vapeur d'eau et que la température s'élève à plusieurs centaines de degrés Celsius. La deuxième interrogation concerne l'existence duvent solaire (un flux de particules (protons, …) émis par leSoleil) imaginé parEugene Parker un astrophysicien de Caltech. Initialement, la sonde spatiale de 202 kg ne peut emporter que 11 kg d'instrumentation mais ce poids est finalement porté à 21 kg. La sonde spatiale emporte un instrument qui doit confirmer la présence duvent solaire, un radiomètreinfrarouge, un instrument de mesure des particules à haute énergie, un détecteur depoussières cosmiques, un instrument destiné à mesurer lesceintures de radiation, unmagnétomètre et unradiomètre micro-onde destiné à confirmer la température relevée depuis la Terre. À la suite de débats, il est décidé de n'emporter aucune caméra car aucun objectif scientifique ne peut lui être associée. Plusieurs de ces instruments sont développés directement par des membres du JPL et la NASA ne parvient pas à s'y opposer compte tenu du peu de temps disponible pour leur mise au point.
La sonde est constituée d'uneplate-forme hexagonale enaluminium etmagnésium de 104 cm de diamètre par 36 cm de hauteur, sur laquelle sont fixés lespanneaux solaires, l'antenne et un mât d'instruments. Les faces du châssis hexagonal sont des compartiments abritant les équipements électroniques[1].
Le système d'alimentation de Mariner 1 est constitué des deux ailes de plus de 10 000cellules photovoltaïques, l'une de 183 cm sur 76 cm et l'autre de 152 cm sur 76 cm (avec une extension endacron de 31 cm (unevoile solaire) servant à équilibrer lapression de rayonnement sur les panneaux solaires), qui alimentent la sonde spatiale directement ou rechargée avec un accumulateurargent-zinc à cellules d'argent de 1 000 watts-heures, qui doit être utilisée avant le déploiement des panneaux solaires, lorsque les panneaux ne sont pas éclairés par le Soleil et que la charge demandée est lourde (commandes pyrotechniques))[3]. Un dispositif de commutation de puissance et de régulateur de surpression contrôle le flux de puissance. Les panneaux solaires lui confèrent une envergure totale de 5,05 mètres.
Les précédentes sondes spatiales américaines naviguaient enattitude libre (telles celles duprogramme Vanguard pour des missions à courte distance) oustabilisées par rotation (Pioneer 4). Certains besoins essentiels de la mission, tels que la communication directionnelle (économie de puissance et donc de panneaux solaires), la correction de trajectoire et la nature des observations scientifiques, imposent de doter la sonde d'un contrôle d'attitude stable[4].
Ce contrôle d'attitude est réalisé par dix jets d'azote froid[5]. Il est asservi entangage etlacet par un pointeur solaire maintenant la sonde face au Soleil. Un pointeur vers la Terre monté sur l'antenne parabolique ajuste leroulis.
L'autre innovationastronautique majeure est la capacité de manœuvres de correction de trajectoire. Afin d'ajuster la distance et la date du survol de la planète Vénus (la sonde doit alors être visible depuis la station de communications deGoldstone, enCalifornie), un moteur permet de corriger à mi-parcours l'imprécision de l'injection. Monté dans l'axe de roulis sur la face opposée au mât, ce propulseur àmonergol d'hydrazine anhydre de 225 N de poussée et de 232 secondes d'impulsion spécifique a unecapacité de correction de61 m/s. Le fonctionnement étant commandé par des valves pyrotechniques, la sonde ne peut effectuer qu'une seule manœuvre au cours de la mission.
Les systèmes de communication sont composés de trois sortes d'antennes. Une antenne omnidirectionnelle montée au sommet du mât sert dans les phases où la sonde n'est pas correctement orientée (lancement et manœuvre). Uneantenne parabolique de 1,20 m montée sur un bras articulé à la base de l'hexagone assure une meilleure qualité des communications à grande distance quand la Terre est correctement alignée. L'articulation est incrémentée périodiquement ou par télécommande. Les communications sont transmises à 331⁄3 bit/s (après le lancement) ou 81⁄3 bit/s (à partir du deuxième jour de mission). Une petite antenne sur chaque face d'un des panneaux solaires sert à la réception de télécommandes à 1 bit/s. La sonde ne disposant pas d'enregistreur, elle doit commuter continuellement entre la télémétrie et les données scientifiques, sauf pendant le survol de Vénus où les communications sont entièrement dévolues aux observations scientifiques.
La température est maîtrisée par des isolations thermiques, par l'émissivité des diverses surfaces et, sur une des faces du châssis, régulée par une persienne mobile commandée par unbilame[6].
La sonde est stérilisée afin de limiter le risque de contamination en cas de collision avec l'objectif. Cette précaution n'est pas jugée importante pour une mission vers la planète Vénus, mais elle doit devenir indispensable pour les missions vers la planète Mars ultérieures. La stérilisation est opérée dans la seule optique de développer cette technique encore neuve[7].
La sonde spatiale Mariner 2 est équipé d'une instrumentation identique à celui de son prédécesseur la sonde spatiale Mariner 1. La masse initialement allouée aux instruments est de 18 kg. Elle est finalement de 22,4 kg sur un total de 203,6 kg. La sonde doit opérer dans une température croissante et d'ampleur alors mal connue. Les instruments doivent donc être robustes mais aussi pouvoir se « réétalonner » périodiquement selon leur sensibilité à la température[7]. Les deuxradiomètres ne sont utilisés qu'au voisinage de la planète Vénus, les autres servent pendant toute la mission.
La liste suivante des instruments est donnée dans l'ordre de priorité des objectifs scientifiques[5]. La sonde spatiale a huit instruments :
Le radiomètremicro-onde (Microwave Radiometer) est un instrument monté sur la base hexagonale de la sonde, et permet d’obtenir des données sur le rayonnement de la planète Vénus. L'étalonnage de l'instrument s'effectue automatiquement pendant le vol. La différence d'intensité du signal entre l'espace et Vénus donne l'amplitude réelle du rayonnement de la planète. Ce détecteur est constitué d'uneantenne parabolique striée de 50,8 cm de diamètre. Les stries évitent qu'elle ne focalise accidentellement le rayonnementvisible ouinfrarouge duSoleil sur sonfoyer, leur taille permet néanmoins la focalisation desmicro-ondes. Au foyer, undiplexeur envoie le signal dans deuxguides d'ondes menant vers deux chaînes de mesure dans les bandes 19 et 13,5 mm[8]. La bande de 19 mm est capable de pénétrer en profondeur dans l'atmosphère et presque d'atteindre la surface de Vénus. La bande de 13,5 mm est une desraies d'absorption de lavapeur d'eau, dont on peut ainsi détecter la présence. Dans la version Mariner A, cet instrument doit fonctionner sur 4 canaux[9] et observer les radiations à 8 et 4 mm pour discriminer l'influence de lavapeur d'eau dans le spectre observé[10].
Les deux cornets sont fixés sur le bord de l'antenne et pointant à 60° de son axe le plus sensible, les deux cornets collectent le rayonnement de l'espace, fournissant ainsi une référence pour chaque bande observée. En intégrant alternativement l'observation et la référence, les détecteurs peuvent mesurer la température du point visé par l'antenne sans incidence de la température des organes de l'instrument (radiomètre deDicke). Tous les 4 jours[9], un tube à décharge injecte dans les détecteurs un bruit calibré permettant l'étalonnage du radiomètre. L'instrument est monté sur un pivot motorisé lui permettant une oscillation de ± 60° à deux vitesses. La rotation et sa vitesse étant commandées directement par le signal reçu, l'instrument doit pouvoir trouver rapidement la position de la planète Vénus et ne pas balayer l'espace autour. Les mesures sont effectuées durant la période de 30 minutes autour du point le plus proche de Vénus.
Lors de la rencontre avec Vénus, l'antenne motorisée effectue des balayages verticaux de 120° d'arc à 0,1 °/s. Le balayage latéral est dû à la trajectoire de la sonde. À cause de vibrations excessives au lancement qui détériorent la protection thermique de l'instrument[10], ce dispositif de balayage ne fonctionne pas correctement et le survol ne fournit que 20% des mesures espérées[11].
Le radiomètreinfrarouge (Infrared Radiometer) est un instrument est conçu avec la collaboration deCarl Sagan[11], il est monté sur la platine oscillante du radiomètre micro-onde et observe dans la même direction que l'axe de la parabole. Il comporte deux lentilles : une pointant dans la direction d'observation et une pointant sur le vide spatial, servant de référence. L'alternance mesure/référence est réalisée par un disque interrupteur en rotation.
Le signal passe par undiviseur de faisceaudichroïque, chaque faisceau passe par unfiltre dichroïque avant d'être capté par unbolomètre. Ces deux capteurs permettent de mesurer le signal dans les bandes 8-9 µm et 10-10,8 µm. La première est insensible à l'absorption par ledioxyde de carbone tandis que l'autre subit une absorption maximale. Cette double mesure permet de détecter d'éventuelles trouées dans la couverture nuageuse de Vénus.
L'étalonnage se fait lorsque la platine oscillante est dans une des positions extrêmes : la lentille d'observation vise le vide spatial tandis que la lentille de référence vise une plaque fixée aux structures de la sonde spatiale et dont la température est connue.
Le magnétomètre à fluxgate à trois axes (Three-axis Fluxgate Magnetometer) est un instrument composé de troismagnétomètres à entrefer orientés suivant trois axes orthogonaux. En plus du champ magnétique ambiant, il mesure aussi celui de la sonde. Pour cette raison, il est situé au sommet du mât afin de n'être que peu perturbé par le fonctionnement du véhicule. La rotation de la sonde au début de la mission permet de calibrer efficacement 2 des 3 axes. L'instrument est commuté automatiquement sur deux échelles de sensibilité (0,7 et 4 γ).
Divers problèmes de sensibilité et de perturbation, notamment dus à la panne des panneaux solaires[12], affectent la précision des mesures durant le survol mais sont compris et compensés pendant le survol de Vénus.
Ce jeu d'instruments complémentaires permet d'observer lerayonnement cosmique, leséruptions solaires et l'éventuelleceinture de radiations de la planète Vénus lors de son survol.
Le premier détecteur est unechambre d'ionisation de type Neher, elle est constituée d'une sphère métallique contenant un gaz et d'une électrode collectrice. Les particules suffisamment énergétiques pour traverser la paroi métallique ionisent le gaz interne, les ions sont attirés par le collecteur qui annule leur charge. Au bout d'une certaine quantité de décharge, une impulsion recharge le collecteur et est envoyée à la télémétrie.
Les autres détecteurs sont troiscompteurs Geiger à blindages différents : deux compteurs standards blindés enacier etbéryllium, un compteur plus sensible et unidirectionnel, le modèle Anton 213 fourni par l'université de l'Iowa et qui a déjà servi pour l'étude de laceinture de Van Allen[8]. Ces trois blindages filtrent différemment les particules (protons etélectrons) et permet d'estimer la distribution de leurs énergies[9].
Cet instrument détectant lesions positifs portés par le vent solaire permet d'en mesurer le flux et le spectre entre 240 et8 400 eV[13].
Les sondes Ranger 1 et 2 ont déjà emporté chacune 6 de ces instruments (pour observer le vent solaire dans les 6 directions spatiales). L'expérience montre que le plasma se propage radialement depuis le Soleil. Cette conclusion permet de n'embarquer qu'un seul instrument à bord des sondes Mariner dont la charge utile vient d'être sévèrement révisée à la baisse.
L'instrument se situe dans un des compartiments du châssis et une partie en dépasse pour viser le Soleil[1]. Il est constitué essentiellement de deux plaques en arc de cercle concentriques de 120° formant un canal qui ouvre d'un côté vers la direction observée, soit le Soleil, et qui mène vers uncollecteur de Faraday. Quand une tension est appliquée entre les plaques, seules les particules d'une certaine plage d'énergie et d'un certain angle d'incidence parviennent au collecteur pardéflexion électrostatique.
Ainsi, en appliquant une tension variable entre les plaques, on observe le spectre du flux de particules. Ce spectre est découpé en 10 canaux parcourus en 3,7 minutes.
L'instrument consiste en une plaque de résonance montée dans le sens de la trajectoire de la sonde, sur laquelle un microphone mesure les impulsions acoustiques causées par les collisions de poussières.
Les délais de conception ne permettent pas d'en développer un nouveau, spécifique à cette mission interplanétaire. C'est donc en grande partie la conception du détecteur des sondesRanger (missions enespace cislunaire) qui est utilisée. Les performances du détecteur se détériorent avant le survol, probablement à cause d'une surchauffe de l'instrument.
Expérience demécanique céleste (Celestial Mechanics Experiment), les données de suivi duDeep Space Network (DSN) de la sonde Mariner 2 sont utilisées pour obtenir de meilleures mesures des masses deVénus et de laLune, l'unité astronomique, ainsi que deséphémérides améliorées de laTerre et de Vénus. L'expérience utilise l'équipement récepteur et émetteur embarqué conjointement avec l'équipement du DSN pour obtenir des mesures Doppler. Les données sont obtenues à intervalles de 12 heures du au, à intervalles de 1 heure jusqu'au, puis à nouveau à intervalles de 12 heures jusqu'au.
Les sondesMariner 1 et Mariner 2 doivent être lancées à 24 jours d'intervalle[14] sur des trajectoires telles qu'elles auraient survolé la planète Vénus avec seulement 3 à 14 jours d'écart[8].
La sonde de la NASA Mariner 2 est lancée 36 jours seulement après la défaillance de la sonde Mariner 1. Après plusieurs interruptions mineures ducompte à rebours, le décollage de Mariner 2 a lieu le à 06 h 53 TU depuis l'aire de lancement LC-12 de labase de lancement de Cap Canaveral. Après le lancement et la fin du premier allumage de l'étage Agena B, Agena B-Mariner 2 se trouve sur uneorbite terrestre d'attente à 118 km d'altitude. Le deuxième allumage de l'étage Agena B environ 980 secondes plus tard, suivi de la séparation Agena B-Mariner 2, qui injecte la sonde spatiale Mariner 2 sur uneorbite de transfert héliocentrique, 26 minutes et 03 secondes après le décollage, à 07 h 19 TU. Mariner 2 s'éloigne grâce à ses réserves d'ergols pour que sa luminosité de l'étage Agena B ne trompe pas les capteurs optiques d'orientation de la sonde.
L'extension des panneaux solaires est terminée environ 44 minutes après le lancement. Une heure après le lancement, la sonde est déployée et correctement orientée vers leSoleil et laTerre. Dix heures après le lancement, les premiers calculs télémétriques indiquent qu'elle doit alors passer à environ 380 000 km de la face cachée de Vénus[8]. Le, les expériences scientifiques pour la trajectoire de croisière sont activées.
Le niveau d'illumination du pointeur vers la Terre est trop faible ; on le soupçonne d'être pointé sur laLune, ce qui impose de retarder d'un jour la manœuvre de correction de trajectoire[4]. Elle est donc effectuée dans la nuit du 4 au à 2,4 millions de km de la Terre. La manœuvre de correction de trajectoire à mi-parcours commence le à 22 h 49 TU et se termine à 02 h 45 min 25 s le. Cette opération dure près de 4 heures pour seulement 28 secondes d'allumage, elle ajuste l'altitude du survol prévue à 41 000 km du centre de la planète, du côté éclairé. Ce résultat est moyennement satisfaisant car c'est la distance de 16 000 km qui était visée, la cause en est un excès de5 km/h dans la vitesse finale de la sonde[8].
La trajectoire de croisière de la sonde est suivie presque 24 heures sur 24 par des stations de poursuite écartée 120° de longitude l'une de l'autre : l'antenne deGoldstone enCalifornie, deJohannesbourg enAfrique du Sud et deWoomera enAustralie. Elle n'est perturbée que par des incidents qui finalement ne compromettent pas la mission.
Le à 17 h 50 TU, la sonde perd subitement son contrôle d'attitude qui est rétabli par les gyroscopes 3 minutes plus tard, soit une probable collision avec une petitemicrométéorite désoriente la sonde. Le pointeur terrestre s'avère trop faiblement illuminé et on prévoit alors que le verrouillage sera perdu entre le 10 et le. Tandis qu'un plan d'urgence est mis sur pied, le même phénomène se reproduit (impact probable, perte et rétablissement de l'orientation), à l'issue duquel le pointeur fonctionne à nouveau normalement. On attribue ce dysfonctionnement temporaire à l'encrassement du capteur par une poussière issue du premier impact[4].
Du au, la production d'un des panneaux solaires se détériore brutalement et les instruments scientifiques de trajectoire sont éteints, pour ne pas surcharger le panneau valide. Les essais sur la réplique au sol attribuent cette défaillance à uncourt-circuit à travers l'isolation enmylar (polytéréphtalate d'éthylène) séparant les cellules de leur support. Huit jours plus tard, le panneau reprend ses fonctions normales et les instruments sont rallumés. Le panneau tombe en panne de manière permanente le[15]. La sonde Mariner 2 est suffisamment proche duSoleil pour qu'un seul panneau puisse assumer le fonctionnement des instruments jusqu'à la fin de la mission, en fournissant une alimentation adéquate.
Le, à 36,2 millions de kilomètres de la Terre, la sonde bat le record de distance de communications[14]. À 2 jours du survol, on découvre que l'ordinateur embarqué pilotant les opérations serait incapable de commuter le fonctionnement dans le mode approprié, probablement à cause de la surchauffe. Heureusement, il est prévu de suppléer les fonctions essentielles par télécommande, ce qui est fait depuis l'antenne de Goldstone, 6 heures avant le survol.
Le, les radiomètres sont allumés, mais la plupart des équipements de la sonde dépassent de25 °C les températures prédites[6]. La sonde Mariner 2 approche de Vénus à 30° au-dessus de la face cachée de la planète et passe au-dessous de la planète à sa plus proche distance de 34 854 km[16] de la surface de Vénus à 19 h 59 min 28 s TU le. Lors du survol, un tiers des capteurs sont saturés, le pointeur solaire et l'accumulateur[3] sont au-delà de leur limite de conception[8], mais fonctionnent toujours. La phase de survol dure 7 heures, à la vitesse de6,743 km/s. Après le survol, le mode croisière reprend. Le passage à proximité de la planète dévie l'orbite héliocentrique de la sonde d'environ 40°. Le périhélie de l’engin spatial a lieu le à une distance de 105 464 560 km du Soleil. Après le survol, la qualité des messages de la sonde se dégrade progressivement. La dernière transmission de Mariner 2 est reçue le à 07 h 00 TU, heure à laquelle la sonde est à 86,68 millions de kilomètres de la Terre, un nouveau record de distance pour une sonde dans l'espace. Mariner 2 reste en orbite héliocentrique.
Lors duTournoi de la parade des roses (Rose Parade), le (nouvel an) àPasadena (siège duJPL), un char à l'effigie de la sonde Mariner 2 commémore ce survol[17]. Sur la base des derniers éléments orbitaux connus, deux reprises de contact sont tentées par la station de Goldstone les et, sans succès. La sonde Mariner 2 conserve toujours l’honneur d'être la toute première mission planétaire dans le domaine des sciences planétaires.
En plus des retours scientifiques, la mission fournit une expérience technique en matière de missions interplanétaires qui oriente les choix de conception des autres sondes Mariner.
Le bon déroulement prouve l'efficacité du réseau mondial de stations de poursuite DSIF (Deep Space Instrumentation Facility) de laNASA. Cela démontre aussi que la qualité des télécommunications à grande distance peuvent être assurée avec une émission de seulement 3 watts de puissance.
Malgré la piètre distance de survol, on conforte le choix de ne faire qu'une manœuvre de correction plutôt que de s'encombrer d'un dispositif d'autoguidage[8].
Plusieurs années seront nécessaires pour l'interprétation des 11 millions de mesures brutes envoyées par la sonde Mariner 2. Les conclusions permettent de discriminer les nombreuses théories en cours sur lemilieu interplanétaire et l'environnement de la planète Vénus. Les découvertes scientifiques effectuées par Mariner 2 comprennent une vitesse de rotation rétrograde lente pour Vénus, des températures de surface chaudes et des pressions de surface élevées, une atmosphère principalement constituée dedioxyde de carbone, une couverture nuageuse continue à une altitude maximale de 60 km.
Les radiomètres, en particulier, peuvent effectuer cinq balayages du côté nocturne de la planète, huit à travers le terminateur, et cinq du côté éclairé par le Soleil. Les données renvoyées impliquent qu'il n'y a pas de différence de température significative sur Vénus : les lectures du radiomètre micro-onde de Mariner 2 indiquent des températures de 216 °C (côté obscur) à 237 °C (du côté éclairé). Mariner 2 découvre également qu'il existe une couche nuageuse dense s'étendant de 56 à 80 kilomètres au-dessus de la surface. Le véhicule spatial ne détecte aucun champ magnétique planétaire perceptible, ce qui s’explique en partie par la grande distance qui sépare la sonde spatiale de la planète Vénus.
Lemagnétomètre montre la présence d'un champ magnétique solaire et indique son intensité et sastructure spiralée. Cette structure a été prédite parEugene Parker d'après l'interaction du champ magnétique solaire et du flux radial des particules chargées[18].
Le détecteur de plasma fournit 40 000 spectres avec lesquels on peut calculer la vitesse du plasma, et sa température moyenne de1,5 × 105 K. Les variations de température ne peuvent pas être corrélées avec des phénomènes observables sur la surface du Soleil.
La proportionprotons/particules α contenues dans levent solaire est également mesurée, on note qu'elle ne varie pas avec les fluctuations de sa température. Cette observation permet d'attribuer les variations de température à l'interaction du vent solaire avec le champ magnétique fluctuant et non à un phénomène de relaxation de température par collision entre les particules. Cette conclusion conforte le modèle deParker de convection supersonique avec unetempérature coronale de 1 à 2 millions de °C[18],[9]. Il est également démontré que dans lemilieu interplanétaire, levent solaire souffle en continu.
Lerayonnement cosmique est déjà observé avant Mariner 2 par des détecteurs embarqués surballon-sonde, ou indirectement par ledétecteur de neutrons de Deep River. Les mesures faites par Mariner 2, comparées à celles obtenues sur Terre révèlent l'atténuation de la densité du rayonnement d'origine galactique vers le cœur duSystème solaire. On met aussi en évidence l'existence de particules piégées dans le champ magnétique solaire.
La sonde rencontre plusieurs perturbations de l'activité solaire[13], dont uneéruption solaire de classe B le. Ces phénomènes sont également observés sur Terre sous forme d'orages magnétiques avec un retard dû à la différence de proximité du Soleil. La corrélation entre les ondes de choc du vent solaire et l'activité magnétosphérique terrestre devint alors une certitude (on s'en doutait déjà vu la périodicité de 27 jours de ces variations, correspondant à une rotation solaire).
Un des objectifs de ces expériences est d'évaluer les effets de l'environnement spatial sur les astronautes. La sonde reçoit durant sa mission une irradiation de 3 röntgens[14], ce qui aurait été supportable pour une mission habitée. Cependant, la mission se déroule pendant une période de moindre activité solaire.
Le détecteur depoussières cosmiques ne mesure que 2 impacts significatifs durant le survol, indiquant ainsi une densité 10 000 fois inférieure à celle du voisinage de la Terre.
La température de Vénus est à l'époque sujette à controverses tant le manque de précision des observations terrestres en ondes radio et infrarouge permette des interprétations contradictoires[19]. Les partisans d'une planète Vénus froide invoquent entre autres la présence d'uneionosphère électroniquement très dense, dont le rayonnement donne l'illusion d'une température planétaire élevée. Cette théorie doit être étayée par l'observation d'unéclaircissement centre-bord[14].
L'observation radiométrique de Vénus constitue logiquement l'objectif primaire de la mission[5]. Malgré le dysfonctionnement du système de balayage, trois passes sont obtenues et par chance sur la face cachée, leterminateur et la face éclairée. Ils montrent un indiscutable[10]assombrissement centre-bord et mettent fin aux conjectures en attribuant formellement l'intense émission centimétrique de la planète aux700 K régnant à sa surface, tandis que le sommet de l'épaisse couche nuageuse est à250 K[20]. On découvre également que l'atmosphère ne contient que de très faibles traces d'eau (moins de 1/1000e de la Terre), ne présente vraisemblablement aucune trouée et on observe un point froid correspondant sûrement à une montagne sous-jacente[8].
La sonde ne détecte sur sa trajectoire, ni champ magnétique mesurable, ni particules piégées, ni déflexion du plasma solaire. Compte tenu de la distance du survol, il en est déduit que lemoment magnétique de la planèteVénus est au plus égal à 1/10e de celui de la Terre[12].
L'absence de détection de poussière laisse supposer que leur concentration est plus de 5 000 fois inférieure à celle à proximité de la Terre. Cette proportion conforte la théorie qui attribue l'origine des poussières proches essentiellement aux impacts d'objets hypervéloces sur laLune[9].
Grâce à unehorloge atomique installée à Goldstone, la vitesse de la sonde peut être suivie pareffet Doppler aller-retour avec une précision de0,5 cm/s. L'interprétation des variations fines de cette vitesse permet d'améliorer la précision avec laquelle on connaissait alors certaines caractéristiques du Système solaire.
La masse de Vénus est connue à 0,5 % près grâce à des décennies d'observation de son influence sur les autres corps célestes. La déviation de la sonde permet d'abaisser cette incertitude à 0,005 %[8].
En mesurant la part d'effet Doppler due à la rotation de la Terre, la position de la station de Goldstone, alors connue à 90 mètres près, peut être établie avec une nouvelle précision de 18 mètres[8]
Le même raisonnement appliqué à la rotation du centre de la Terre autour dubarycentre Terre-Lune permet également d'améliorer la connaissance de la masse de la Lune.
De même, l'unité astronomique est améliorée. La mission contribue à expliquer la différence de 80 000 km entre l'unité astronomique calculée par observation optique et celle par observation radar[8].
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Sondes spatiales vénusiennes | ||
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