Roscosmos et le programme spatial russe

Chapitre 1 · 1959 – 1967 Les premières de l’espace lointain

Avant même de viser Mars, l’Union soviétique accumule les premières dans l’espace lointain : premier engin à échapper à la Terre, premier à toucher la Lune, premières images de sa face cachée, premier atterrissage en douceur, premières mesures dans l’atmosphère d’une autre planète.

Luna 1, la fusée cosmique

Le 2 janvier 1959, une fusée soviétique lance une sonde de 361 kilogrammes, avec son étage supérieur, conçue par le bureau d’études OKB-1. Elle doit percuter la Lune. Un défaut du système de guidage la fait dévier : elle passe à 6 400 kilomètres de la Lune environ trente-quatre heures après le lancement. Mais elle est le premier objet fabriqué par l’homme à atteindre la vitesse de libération, celle qui permet d’échapper à l’attraction de la Terre. Le 3 janvier, à 113 000 kilomètres de la Terre, l’étage supérieur libère un kilogramme de sodium, dont le nuage est photographié par des astronomes. La sonde, que la presse soviétique appelle la « fusée cosmique » et qui ne sera baptisée Luna 1 qu’en 1963, devient le premier engin placé en orbite autour du Soleil.

Luna 2, le premier contact

Le 12 septembre 1959, après un lancement interrompu le 9, une nouvelle sonde part. Sixième tentative d’impact lunaire, elle est bien plus précise que les précédentes. Le 14 septembre, à 23 h 02 en temps universel, elle touche la Lune, sur la pente du cratère Autolycus, à l’est de la mer de la Sérénité : c’est le premier objet d’origine humaine à atteindre un autre corps céleste. Elle y dépose des emblèmes soviétiques, enfermés dans des sphères métalliques. Son magnétomètre ne mesure aucun champ magnétique lunaire significatif jusqu’à 55 kilomètres de la surface, et ses détecteurs ne trouvent aucune ceinture de radiations.

Luna 3, la face cachée

Le 4 octobre 1959, deux ans jour pour jour après Spoutnik, une troisième sonde part, cette fois pour photographier la face cachée de la Lune. Son système d’imagerie, Ienisseï-2, comporte un appareil photo de 35 millimètres à deux objectifs. Le 7 octobre, à 65 200 kilomètres de la Lune, il prend en quarante minutes vingt-neuf photographies de la face éclairée qu’on ne voit jamais depuis la Terre. Le film est ensuite développé, fixé et séché automatiquement à bord, puis balayé par un faisceau lumineux qui transmet les images vers la Terre, jusqu’à 1 000 lignes par image. Dix-sept images sont utilisables. Floues et bruitées, elles couvrent environ 70 % de la face cachée et montrent qu’elle est très différente de la face visible : elle a beaucoup moins de mers, ces grandes plaines sombres. Les scientifiques doivent revoir leurs théories sur l’évolution de la Lune.

Luna 9, se poser sans se briser

Le 31 janvier 1966 part Luna 9, douzième tentative soviétique d’atterrissage en douceur, et première sonde lointaine construite par le bureau d’études Lavotchkine, qui concevra ensuite presque tous les engins lunaires et interplanétaires soviétiques et russes. Le 3 février 1966, sa capsule sphérique de 58 centimètres se pose dans l’océan des Tempêtes : c’est le premier atterrissage d’un objet humain intact sur un autre corps céleste. Sept heures plus tard, quand le Soleil s’est un peu élevé, elle envoie la première de neuf images, dont cinq panoramas : les premières images transmises depuis la surface d’un autre corps du système solaire. La découverte la plus importante est peut-être la plus simple : un engin ne s’enfonce pas dans la poussière lunaire, et le sol peut porter un atterrisseur lourd.

Venera 4, dans l’atmosphère de Vénus

Le 18 octobre 1967, Venera 4, première sonde vénusienne de Lavotchkine, largue sa capsule de 383 kilogrammes, protégée par un épais bouclier thermique et conçue pour supporter des décélérations de 350 g et pour se poser aussi bien sur un sol que sur un liquide. Sous parachute, la capsule transmet pendant 93 minutes. Les scientifiques soviétiques croient d’abord qu’elle a émis jusqu’au sol ; en réalité, elle se tait à 27 kilomètres d’altitude, écrasée par la pression et la chaleur. Ses analyseurs montrent pourtant que l’atmosphère de Vénus est faite de 90 à 95 % de gaz carbonique. Venera 4 est le premier engin à transmettre des données depuis l’atmosphère d’une autre planète.

Sources : A. Siddiqi, Deep Space Chronicle, NASA SP-2002-4524, notices de la « Cosmic Rocket » / Luna 1 (2 janvier 1959, 361,3 kg avec l’étage, OKB-1, défaut de guidage, 6 400 km, 34 heures, vitesse de libération, sodium à 113 000 km le 3 janvier, nom donné en 1963, orbite solaire), de la « Second Cosmic Rocket » / Luna 2 (lancement interrompu le 9 septembre, départ du 12 septembre 1959, sixième tentative, impact du 14 septembre à 23 h 02, Autolycus, emblèmes, champ magnétique et ceintures), de la station automatique / Luna 3 (4 octobre 1959, Ienisseï-2, appareil de 35 mm à deux objectifs, 7 octobre à 65 200 km, 29 photos en 40 minutes, développement et balayage à bord, 1 000 lignes, 17 images utilisables, 70 %, moins de mers), de Luna 9 (31 janvier 1966, douzième tentative, première sonde de Lavotchkine, capsule de 58 cm, 3 février 1966, océan des Tempêtes, neuf images dont cinq panoramas, sol porteur) et de Venera 4 (Lavotchkine, capsule de 383 kg, 350 g, bouclier, 18 octobre 1967, 93 minutes, arrêt à 27 km, 90 à 95 % de gaz carbonique, premières données depuis l’atmosphère d’une autre planète). Le rapprochement avec l’anniversaire de Spoutnik est le nôtre ; la date du 4 octobre 1957 est donnée par la chronologie de l’Agence spatiale canadienne.

Chapitre 2 · 1960 – 1964 Les premières tentatives

C’est l’Union soviétique qui, la première, tente d’envoyer des engins vers Mars, dès 1960. Pendant dix ans, presque tout échoue, mais chaque échec fait avancer la technique.

Octobre 1960

Le 10 octobre 1960, une fusée soviétique décolle avec une sonde de 480 kilogrammes, conçue par le bureau d’études OKB-1, qui doit survoler Mars en mai 1961. C’est la première tentative humaine d’envoyer un engin vers Mars. On a dû retirer de la sonde, une semaine avant le lancement, une caméra et un instrument destiné à détecter une vie organique, faute de masse disponible. Pendant l’ascension, de violentes vibrations font défaillir un gyroscope ; la fusée dévie et la sonde brûle dans l’atmosphère au-dessus de la Sibérie orientale. Quatre jours plus tard, le 14 octobre, la seconde sonde connaît le même sort : du kérosène gelé dans une canalisation empêche une vanne de s’ouvrir.

Mars 1

À l’automne 1962, trois nouvelles sondes partent. La première est détruite par l’explosion d’une turbopompe de l’étage supérieur. La deuxième, lancée le 1er novembre 1962, devient Mars 1, le premier engin envoyé par une nation pour survoler Mars. Mais aussitôt après la fin de la propulsion, les contrôleurs découvrent que la pression d’une bouteille d’azote du système d’orientation est tombée à zéro, une vanne s’étant mal refermée. Ils maintiennent le contact jusqu’au 21 mars 1963, à 106 millions de kilomètres de la Terre. Le 19 juin 1963, Mars 1 passe en silence à 197 000 kilomètres de Mars. Avant de se taire, elle a mesuré les rayons cosmiques, les champs magnétiques et les particules du Soleil dans l’espace interplanétaire. La troisième sonde de 1962, la seule munie d’un atterrisseur, reste bloquée en orbite terrestre.

Zond 2

Le 30 novembre 1964, Zond 2 part vers Mars. Ses panneaux solaires ne se déploient qu’en partie : un cordon chargé de les libérer s’est rompu. Les contrôleurs ne parviennent à les ouvrir que le 15 décembre, trop tard pour la première correction de trajectoire. Le 18 décembre, avant de perdre le contact, ils font fonctionner six petits moteurs électriques à plasma, une démonstration technique pour les futures missions lointaines. Zond 2 devait survoler Mars le 6 août 1965.

Entre 1960 et 1969, l’Union soviétique tente d’envoyer huit engins vers Mars. Seuls deux, Mars 1 et Zond 2, atteignent l’espace interplanétaire, et le contact est perdu avec l’un et l’autre longtemps avant leur arrivée.

Sources : A. Siddiqi, Deep Space Chronicle: A Chronology of Deep Space and Planetary Probes 1958–2000, NASA SP-2002-4524 (notices des sondes du 10 et du 14 octobre 1960, des trois sondes de 1962 dont Mars 1, et de Zond 2 : masses, causes des échecs, 106 millions et 197 000 kilomètres, dates prévues de survol, moteurs à plasma) ; NASA History, « 25 Years of Continuous Robotic Mars Exploration – From Pathfinder to Perseverance » (huit tentatives soviétiques entre 1960 et 1969, seules Mars 1 et Zond 2 dans l’espace interplanétaire).

Chapitre 3 · 1969 – 1974 Le premier atterrissage sur Mars

Le 2 décembre 1971, un atterrisseur soviétique se pose intact sur Mars, une première mondiale. Il transmet vingt secondes, puis se tait, en pleine tempête de poussière.

Une nouvelle génération

Pour la fenêtre de 1969, le bureau d’études Lavotchkine prépare des sondes de 3,8 tonnes, lancées par la puissante fusée Proton. Le 27 mars 1969, le troisième étage de la Proton prend feu et s’arrête ; le 2 avril, l’un des six moteurs du premier étage explose au décollage, et la fusée s’écrase à trois kilomètres du pas de tir.

En 1971, les Soviétiques préparent trois sondes. La première, un orbiteur simple destiné à devancer les Mariner américaines, reste bloquée en orbite terrestre le 10 mai 1971 sous le nom de Kosmos 419 : un opérateur a saisi à l’envers le code à huit chiffres qui devait allumer l’étage supérieur.

Mars 2 et Mars 3

Mars 2 et Mars 3 décollent les 19 et 28 mai 1971. Chacune associe un orbiteur et un atterrisseur en forme d’œuf, muni de pétales qui doivent s’ouvrir sur le sol, et d’un petit engin mobile, PROP-M. Le 27 novembre 1971, l’atterrisseur de Mars 2 se sépare ; à cause d’un programme qui corrigeait une erreur de trajectoire inexistante, il entre dans l’atmosphère sous un angle bien trop raide, son parachute ne s’ouvre pas et il s’écrase. C’est le premier objet fabriqué par l’homme à toucher Mars.

Le 2 décembre 1971, à 13 h 47 en temps universel, l’atterrisseur de Mars 3 se pose intact, par 45 degrés de latitude sud : c’est le premier atterrissage réussi sur Mars. Trois minutes et demie plus tard, il commence à transmettre une image de la surface. Au bout de vingt secondes, la transmission s’interrompt définitivement. Une violente tempête de poussière fait alors rage sur toute la planète ; les contrôleurs supposent qu’une décharge électrique a mis hors d’usage les instruments. L’image reçue ne montre qu’un fond gris, sans détail. Les deux orbiteurs, eux, fonctionnent jusqu’en juillet 1972, mais leurs photographies, prises pendant la tempête et avec un mauvais réglage d’exposition, montrent peu de chose.

Quatre sondes en 1973

En 1973, quatre sondes partent vers Mars. Moins de quatre mois avant le lancement, les essais révèlent un défaut des transistors utilisés à bord, dont le taux de panne augmente après un an et demi à deux ans, justement au moment de l’arrivée. Malgré une chance de succès estimée à une sur deux, le gouvernement maintient les missions. Mars 4 ne peut pas se placer en orbite et survole la planète le 10 février 1974 en prenant quelques photographies. Mars 5 entre en orbite, mais une fuite lente du compartiment des instruments lui laisse environ trois semaines : entre le 17 et le 26 février 1974, elle prend 180 images, dont 43 utilisables, qui montrent des formes d’érosion dues à de l’eau ayant coulé librement. L’atterrisseur de Mars 6 transmet des données pendant sa descente sous parachute, le 12 mars 1974, puis se tait juste avant de toucher le sol. Celui de Mars 7 manque la planète de 1 300 kilomètres.

Dans les années 1970, résume la NASA, six des sept missions soviétiques vers Mars obtiennent au moins un succès partiel.

Sources : A. Siddiqi, Deep Space Chronicle, NASA SP-2002-4524 (les M-69 du 27 mars et du 2 avril 1969, Kosmos 419 et le code inversé, Mars 2 et le premier objet à toucher Mars, Mars 3 et l’atterrissage du 2 décembre 1971 à 13 h 47, l’image transmise à 13 h 50 pendant vingt secondes, la tempête, les orbiteurs jusqu’en juillet 1972, l’exposition, les quatre sondes de 1973, les transistors, Mars 4, Mars 5 et ses 180 images dont 43 utilisables, Mars 6 et Mars 7) ; NASA History, « 25 Years of Continuous Robotic Mars Exploration » (six missions sur sept partiellement réussies dans les années 1970).

Chapitre 4 · 1970 – 1976 Les robots de la Lune

Pendant que les Américains envoient des hommes sur la Lune, l’Union soviétique y envoie des robots. Ils rapportent des échantillons sans aucun équipage et roulent des kilomètres sous le contrôle de pilotes restés sur Terre : deux savoir-faire dont Mars aura besoin.

Luna 16, le premier prélèvement automatique

Le 12 septembre 1970, une fusée Proton lance Luna 16, une sonde de 5,7 tonnes construite par le bureau d’études Lavotchkine. Il y a eu cinq échecs avant elle. Le 17 septembre, elle se place en orbite lunaire, à 110 kilomètres d’altitude. Le 20 septembre, à 5 h 12 en temps universel, elle allume son moteur principal pour descendre ; six minutes plus tard, elle se pose dans la mer de la Fécondité, avec une masse de 1 880 kilogrammes.

Moins d’une heure après, une foreuse automatique s’enfonce dans le sol. Au bout de sept minutes, elle atteint sa butée ; elle retire alors son échantillon et le soulève en arc de cercle jusqu’au sommet de la sonde, pour le déposer dans une petite capsule sphérique. Le 21 septembre, l’étage supérieur décolle de la Lune. Trois jours plus tard, la capsule rentre dans l’atmosphère terrestre à onze kilomètres par seconde et se pose sous parachute au Kazakhstan, avec 105 grammes de sol lunaire. C’est le premier prélèvement entièrement automatique d’échantillons à la surface de la Lune. Le basalte sombre rapporté ressemble à celui qu’avait recueilli l’équipage d’Apollo 12.

Lunokhod 1, le premier rover

Le 10 novembre 1970, Luna 17 part à son tour. Elle emporte Lunokhod 1, le premier d’une série de robots roulants dont la conception avait commencé au début des années 1960, à l’origine pour les missions habitées. Un premier essai avait échoué en février 1969. Le rover de 756 kilogrammes mesure 1,35 mètre de haut et 2,15 mètres de large ; chacune de ses huit roues peut être commandée séparément. Il roule au plus à cent mètres par heure. Ses instruments sont alimentés par des cellules solaires placées sous son couvercle à charnière, et par des batteries.

Le 17 novembre 1970, Luna 17 se pose dans la mer des Pluies. Lunokhod 1 descend ses rampes et roule sur la Lune. Sur Terre, une équipe de cinq pilotes le conduit en tenant compte d’un délai de cinq secondes entre l’ordre et l’image. Prévu pour trois jours lunaires, il en fonctionne onze : en 322 jours terrestres, il parcourt 10,54 kilomètres, renvoie plus de 20 000 images de télévision et 206 panoramas à haute résolution, analyse vingt-cinq fois le sol avec son spectromètre à rayons X et enfonce son pénétromètre en 500 endroits. Le dernier contact a lieu le 14 septembre 1971.

Luna 20, la pierre des hautes terres

Le 14 février 1972, Luna 20 part achever la mission que Luna 18 avait manquée. Le 21 février, elle se pose à 1,8 kilomètre seulement du lieu où Luna 18 s’était écrasée. Le lendemain, son étage de remontée décolle et accélère jusqu’à 2,7 kilomètres par seconde, assez pour revenir vers la Terre. Le 25 février, la capsule se pose sur une île d’une rivière du Kazakhstan, avec 55 grammes de sol. Cette fois, la plupart des grains sont de l’anorthosite, une roche ancienne des hautes terres faite surtout de feldspath, et non du basalte. Comme ceux de Luna 16, ces échantillons sont partagés avec des scientifiques américains et français.

Lunokhod 2 et les photos américaines

Moins d’un mois après le dernier atterrissage d’Apollo, Luna 21 se pose le 15 janvier 1973 dans le cratère Le Monnier, entre la mer de la Sérénité et les monts Taurus. Moins de trois heures plus tard, Lunokhod 2 descend sur le sol. Plus lourd, 840 kilogrammes, il a une troisième caméra, une meilleure traction et davantage d’instruments. Dès la fin de son premier jour lunaire, il a roulé plus loin que son prédécesseur pendant toute sa vie. Le 9 mai, il glisse par accident dans un cratère ; la poussière recouvre ses panneaux solaires et dérègle sa température. Les tentatives pour le sauver échouent ; le 3 juin, l’agence soviétique annonce la fin de la mission. Il a pris 80 000 images de télévision et 86 panoramas.

Les Soviétiques révéleront plus tard un détail inattendu. Lors d’une conférence à Moscou, du 29 janvier au 2 février 1973, après l’atterrissage, un scientifique américain avait remis à l’ingénieur responsable de Lunokhod 2 des photos du site prises avant l’atterrissage d’Apollo 17. Les pilotes s’en sont servis pour guider le rover.

Luna 24, la dernière

Le 9 août 1976, Luna 24 part vers la mer des Crises, après l’échec de Luna 23 et un échec au lancement. Le 18 août, elle se pose ; son bras enfonce une tête de forage d’environ deux mètres dans le sol. Après près d’un jour sur la Lune, elle redécolle, et le 23 août sa capsule se pose en Sibérie occidentale, avec 170,1 grammes d’un sol disposé en couches, comme déposé en dépôts successifs. De petites portions en sont partagées avec la NASA en décembre 1976. Luna 24 reste, selon l’historien Asif Siddiqi, la dernière sonde soviétique ou russe envoyée vers la Lune jusqu’à la date de sa chronique, en 2002.

Sources : A. Siddiqi, Deep Space Chronicle, NASA SP-2002-4524, notices de Luna 16 (lancement du 12 septembre 1970, 5 727 kg, Lavotchkine, cinq échecs antérieurs, orbite du 17 septembre à 110 km, descente du 20 septembre à 5 h 12, mer de la Fécondité, 1 880 kg, foreuse arrêtée après sept minutes, décollage du 21 septembre, rentrée à 11 km/s, 105 g, premier prélèvement entièrement automatique, ressemblance avec Apollo 12), de Luna 17 / Lunokhod 1 (lancement du 10 novembre 1970, conception au début des années 1960, échec de février 1969, 756 kg, 1,35 et 2,15 m, huit roues, 100 m/h, cinq pilotes et délai de cinq secondes, cellules solaires et batteries, atterrissage du 17 novembre 1970 dans la mer des Pluies, onze jours lunaires au lieu de trois, 322 jours, 10,54 km, plus de 20 000 images, 206 panoramas, 25 analyses, 500 mesures au pénétromètre, dernier contact le 14 septembre 1971), de Luna 20 (14, 21, 22 et 25 février 1972, 1,8 km du site de Luna 18, 2,7 km/s, 55 g, anorthosite, partage avec Américains et Français), de Luna 21 / Lunokhod 2 (15 et 16 janvier 1973, Le Monnier, 840 kg, améliorations, cratère du 9 mai, fin annoncée le 3 juin, 80 000 images et 86 panoramas, photos remises lors de la conférence du 29 janvier au 2 février 1973) et de Luna 24 (9, 18, 19 et 23 août 1976, mer des Crises, Luna 23 et échec d’octobre 1975, forage d’environ 2 m, 170,1 g en couches, partage avec la NASA, dernière sonde lunaire soviétique ou russe). La profondeur atteinte par la foreuse de Luna 16 est discutée dans l’annexe « Sources et méthode ».

Chapitre 5 · 1970 – 1986 Vénus, le premier sol d’une autre planète

Si Mars a résisté aux Soviétiques, Vénus leur a cédé. C’est de Vénus, et non de Mars, que sont venus les premiers signaux et les premières photos envoyés depuis la surface d’une autre planète.

Venera 7, vingt-trois minutes

Le 17 août 1970, le bureau d’études Lavotchkine lance Venera 7, l’une des deux sondes préparées cette année-là pour survivre à un atterrissage sur Vénus. Après l’échec des missions précédentes, les ingénieurs ont renforcé la capsule d’atterrissage, une sphère de 500 kilogrammes, pour qu’elle résiste à des pressions de 180 atmosphères et à des températures de 540 degrés. Avant l’arrivée, les batteries de la capsule sont chargées grâce aux panneaux solaires de la sonde porteuse, et sa température intérieure abaissée.

Le 15 décembre 1970, à 4 h 58 en temps universel, la capsule se sépare et entre dans l’atmosphère de Vénus à 135 kilomètres d’altitude et à 11,5 kilomètres par seconde. Freinée par l’air jusqu’à 200 mètres par seconde à 60 kilomètres d’altitude, elle ouvre son parachute. Trente-cinq minutes plus tard, à 5 h 34, elle touche le sol. Les transmissions semblent s’arrêter à cet instant ; mais les stations soviétiques ont enregistré ce qui paraît d’abord un bruit inintelligible. Après traitement informatique, les scientifiques y découvrent 22 minutes et 58 secondes d’informations : les premières transmissions d’un engin depuis la surface d’une autre planète. La perte initiale du signal vient sans doute de ce que la capsule a basculé sur le côté. Venera 7 mesure une température de surface d’environ 475 degrés et une pression d’environ 90 atmosphères.

Venera 9, la première photo

En 1975, les Soviétiques lancent une nouvelle génération de sondes vénusiennes, emportées par la puissante fusée Proton et près de cinq fois plus lourdes que les précédentes. Chacune réunit un orbiteur, destiné à photographier la planète en ultraviolet, et un atterrisseur de conception entièrement nouvelle, qui freine d’abord grâce à l’air puis par une série de parachutes, et qui emporte un appareil photographique panoramique.

Le 22 octobre 1975, à 5 h 13 en temps universel, l’atterrisseur de Venera 9 se pose du côté éclairé de la planète, au pied d’une colline près de Beta Regio. Pendant ses 53 minutes de transmission depuis la surface, il prend et envoie la toute première image du sol vénusien, prise à 90 centimètres de hauteur : ce sont les premières photos jamais reçues de la surface d’une autre planète. Elles devaient former un panorama complet ; mais l’un des deux caches de l’objectif ne s’est pas ouvert, et seule une moitié est reçue. La lumière ressemble à celle d’un jour nuageux sur Terre, et l’image montre des pierres plates éparpillées autour de l’atterrisseur.

Pendant ce temps, l’orbiteur de Venera 9 devient le premier engin placé en orbite autour de Vénus. Il sert de relais pour l’atterrisseur, et photographie la planète avec des caméras ultraviolettes françaises. Le 22 mars 1976, les Soviétiques annoncent que sa mission principale est accomplie.

Venera 13, la couleur

Pour sa troisième paire de sondes lourdes, l’Union soviétique choisit le site d’atterrissage de Venera 13 d’après des informations transmises par la NASA, tirées de sa sonde Pioneer Venus. L’atterrisseur se sépare le 27 février 1982 et, après une descente d’environ une heure, se pose le 1er mars 1982. Prévu pour fonctionner trente-deux minutes, il transmet pendant cent vingt-sept. Il mesure 465 degrés et 89,5 atmosphères. Avec des filtres rouge, vert et bleu, il réussit ce que Venera 11 et 12 avaient manqué : les premières photographies en couleurs de la surface de Vénus, huit panoramas d’un champ de roches anguleuses brun orangé et de sol meuble. Son préleveur analyse le sol : il ressemble à un basalte terrestre riche en potassium.

Vega, des ballons dans le ciel de Vénus

Les deux sondes Vega forment, selon l’historien Asif Siddiqi, peut-être la mission soviétique la plus ambitieuse : poser des atterrisseurs sur Vénus, lâcher des ballons dans son atmosphère, puis utiliser la gravité de la planète pour aller survoler la comète de Halley. L’Union soviétique fournit les sondes et la fusée ; l’Autriche, la Bulgarie, la Hongrie, les deux Allemagnes, la Pologne, la Tchécoslovaquie et la France participent. Les nacelles des ballons, entièrement nouvelles, sont fabriquées en France.

Le 11 juin 1985, en descendant vers Vénus, le module de Vega 1 libère à 61 kilomètres d’altitude un ballon de plastique gonflé à l’hélium, avec sa nacelle d’environ 21 kilogrammes. Dérivant dans l’atmosphère, en partie piloté par du lest, il transmet ses mesures à un réseau d’antennes terrestres pendant 46,5 heures, jusqu’à l’épuisement de ses batteries. L’atterrisseur se pose du côté nuit de la planète et transmet pendant 56 minutes. La sonde porteuse, elle, file vers Halley : le 6 mars 1986, elle passe à 8 889 kilomètres de la comète, prend plus de cinq cents images à travers son nuage de gaz et de poussière, et survit au bombardement.

Sources : A. Siddiqi, Deep Space Chronicle, NASA SP-2002-4524, notices de Venera 7 (lancement du 17 août 1970, Lavotchkine, paire de sondes, capsule de 500 kg, 180 atmosphères et 540 °C, préparation du 12 décembre, séparation du 15 décembre à 4 h 58, 135 km et 11,5 km/s, 200 m/s à 60 km, atterrissage à 5 h 34, 22 min 58 s, premières transmissions depuis la surface d’une autre planète, basculement, 475 ± 20 °C et 90 ± 15 atmosphères) et de Venera 9 (nouvelle génération 4V, Proton, cinq fois plus lourdes, orbiteur de 2 300 kg et atterrisseur, freinage aérodynamique et parachutes, atterrissage du 22 octobre 1975 à 5 h 13 près de Beta Regio, 53 minutes, image prise à 90 cm, premières photos de la surface d’une autre planète, cache bloqué et panorama de 180°, lumière, pierres plates, premier orbiteur de Vénus, relais, caméras ultraviolettes françaises, annonce du 22 mars 1976), de Venera 13 (site choisi d’après Pioneer Venus, séparation du 27 février 1982, descente d’environ une heure, atterrissage du 1er mars 1982, 127 minutes contre 32 prévues, 465 °C et 89,5 atmosphères, premières photos en couleurs, huit panoramas, sol semblable à un basalte potassique) et de Vega 1 (objectifs, mission la plus ambitieuse, pays participants, nacelles françaises, module libéré le 9 juin 1985, ballon à 61 km, environ 20,8 kg, lest, 46,5 heures, atterrissage du 11 juin 1985 du côté nuit et 56 minutes, Halley le 6 mars 1986 à 8 889 km, plus de 500 images). La notice de Venera 9 donne une vitesse d’entrée de « 10,7 kilomètres par heure », manifestement une coquille ; nous ne la reprenons pas.

Chapitre 6 · 1988 – 2012 Phobos, Mars 96 et Phobos-Grunt

Après 1974, quatorze ans passent avant la mission martienne suivante. Quand Moscou revient vers Mars, c’est avec des missions de plus en plus ambitieuses, qui échouent toutes, l’une après l’autre.

Fobos 1 et 2

En juillet 1988, l’Union soviétique lance deux sondes de plus de six tonnes, Fobos 1 et Fobos 2, vers Mars et sa grande lune Phobos. Chacune emporte vingt-quatre expériences fournies par treize pays et par l’Agence spatiale européenne ; elles doivent se placer en orbite, frôler Phobos, analyser sa surface au laser et y déposer un atterrisseur. Le 29 août 1988, à cause d’une erreur de programmation, Fobos 1 reçoit l’ordre d’éteindre son système d’orientation : elle perd le Soleil, puis le contact, le 2 septembre.

Fobos 2 se place en orbite autour de Mars le 29 janvier 1989. Elle photographie Phobos à 860, 320 puis 191 kilomètres de distance, et renvoie 37 images détaillées couvrant 80 % de la petite lune. Le dépôt de l’atterrisseur est prévu pour les 4 et 5 avril. Le 27 mars 1989, la sonde ne répond plus : l’ordinateur de bord a défailli. La mission est déclarée perdue le 15 avril.

Mars 96

Mars 96, la seule sonde planétaire soviétique ou russe lancée entre 1988 et 2000, est une mission très ambitieuse : un orbiteur, deux petites stations de surface et deux pénétrateurs qui devaient s’enfoncer de six à huit mètres dans le sol. Elle décolle le 16 novembre 1996. L’étage supérieur s’éteint prématurément au bout de vingt secondes ; la sonde reste en orbite basse et retombe dans l’atmosphère terrestre. Des débris, avec leur source d’énergie au plutonium, sont alors signalés au Chili ou en Bolivie.

Phobos-Grunt

Le 8 novembre 2011, la Russie lance Phobos-Grunt, une mission qui devait rapporter sur Terre des échantillons de Phobos, avec à bord un petit orbiteur chinois, Yinghuo-1. Placée sur son orbite d’attente, la sonde ne parvient pas à allumer son moteur pour partir vers Mars. Elle retombe sans contrôle au-dessus de l’océan Pacifique le 15 janvier 2012.

Sources : A. Siddiqi, Deep Space Chronicle, NASA SP-2002-4524 (Fobos 1 et 2 : 6 220 kg, vingt-quatre expériences, treize pays et l’ESA, l’erreur du 29 août 1988, l’orbite du 29 janvier 1989, les distances de 860, 320 et 191 km, le 27 mars, la perte déclarée le 15 avril 1989, la défaillance de l’ordinateur ; Mars 96 : seule sonde de 1988 à 2000, orbiteur, stations, pénétrateurs de six à huit mètres, lancement du 16 novembre 1996, arrêt au bout de vingt secondes, débris et plutonium) ; NASA History, « 25 Years of Continuous Robotic Mars Exploration » (perte de Fobos 1 le 2 septembre, 37 images et 80 % de Phobos, Phobos-Grunt et Yinghuo-1, lancement du 8 novembre 2011, rentrée du 15 janvier 2012).

Chapitre 7 · 2001 – 2012 Chercher l’eau, simuler le voyage

Après l’échec de Mars 96, la Russie ne réussit plus de mission martienne à elle seule. Mais ses instruments cherchent l’eau de Mars à bord des engins américains, et un institut de Moscou enferme six volontaires pendant 520 jours pour simuler un voyage vers Mars.

Des neutrons pour trouver l’eau

Igor Mitrofanov, de l’Institut de recherches spatiales de Moscou, est le responsable scientifique d’un instrument russe à bord de la sonde américaine Mars Odyssey : HEND, un détecteur de neutrons de haute énergie qui mesure les neutrons venus de Mars. En 2002, avec les autres instruments de la sonde, il détecte de l’hydrogène que les scientifiques interprètent comme de la glace d’eau abondante, enfouie près de la surface aux hautes latitudes. C’est cette découverte qui conduit l’atterrisseur Phoenix, en 2008, dans le grand Nord martien, où il confirme la présence de la glace.

Le principe est le même que celui qu’utilisent les prospecteurs de pétrole dans leurs puits. Des neutrons de haute énergie frappent le sol ; ceux qui heurtent des atomes d’hydrogène perdent une part caractéristique de leur énergie, comme une boule de billard ralentit après en avoir heurté une autre. En mesurant l’énergie des neutrons qui ressortent du sol, on en déduit la quantité d’hydrogène, donc d’eau, que contient le sous-sol. Sur Odyssey, les neutrons viennent du rayonnement cosmique qui frappe Mars.

DAN sur Curiosity

Pour le rover Curiosity, l’agence spatiale fédérale russe fournit à la NASA un second instrument, DAN, pour albédo dynamique des neutrons : l’albédo désigne ici la façon dont les neutrons « rebondissent » sur les noyaux des atomes du sol. DAN peut fonctionner de façon passive, avec le rayonnement cosmique, ou active, grâce à son propre générateur de neutrons, monté sur la « hanche » droite du rover ; un module portant deux détecteurs est fixé sur la hanche gauche. Le générateur émet des impulsions d’environ une microseconde, jusqu’à dix fois par seconde, chacune d’environ dix millions de neutrons ; il dispose d’environ dix millions d’impulsions pour toute la mission. « Nous avons un nombre fixe d’environ dix millions de tirs ; tout l’enjeu est de décider comment les utiliser », explique Maxim Litvak, scientifique principal de l’instrument.

DAN explore le sous-sol jusqu’à une cinquantaine de centimètres sous le rover, et peut détecter une teneur en eau d’un dixième de pour cent seulement. À Gale, où la glace souterraine est peu probable, l’hydrogène doit surtout se trouver dans des minéraux hydratés, qui gardent dans leur structure l’eau d’un passé plus humide. Mitrofanov le présente comme un instrument de reconnaissance : il signale les endroits intéressants, que les autres instruments du rover peuvent ensuite analyser. Pour l’agence spatiale russe, cette contribution prolonge une longue coopération avec les États-Unis dans l’étude de Mars.

Mars-500

Le voyage vers Mars pose aussi des questions humaines : comment un équipage supporte-t-il des mois d’isolement et de confinement, loin de la Terre ? L’impesanteur et les radiations s’étudient à bord de la Station spatiale, mais l’isolement de longue durée se prête mieux, selon l’Agence spatiale européenne, à des simulations au sol. L’ESA monte donc un projet commun avec l’Institut des problèmes biomédicaux de Moscou, l’IBMP : Mars-500.

Après une première période d’isolement de 105 jours en 2009, six volontaires, trois Russes, deux Européens et un Chinois, choisis pour leurs compétences en médecine, en ingénierie, en biologie et en informatique, sont enfermés en juin 2010 dans un ensemble de modules. Une partie représente le vaisseau du voyage aller et retour, une autre le module d’atterrissage. Ils n’ont de contact direct qu’entre eux, et communiquent par la voix avec un centre de contrôle simulé, leurs familles et leurs amis, avec un retard de vingt minutes, comme pour une mission interplanétaire. Leur alimentation est presque identique à celle de la Station spatiale.

Ils simulent toutes les étapes : le voyage, la mise en orbite, l’atterrissage, le retour. Pendant les « opérations à la surface », l’équipage se divise en deux groupes de trois ; le premier « descend » sur Mars, et l’écoutille du module martien reste fermée jusqu’à la fin du séjour. Ils entretiennent eux-mêmes leurs systèmes de survie, surveillent leur consommation de ressources, veillent sur leur santé physique et psychologique, et affrontent des pannes et des urgences simulées. Ils servent aussi de sujets d’étude : stress, hormones, immunité, sommeil, humeur. L’isolement prend fin le 4 novembre 2011, après 520 jours.

Sources : NASA JPL, « Mars Rover Carries Device for Underground Scouting », 20 octobre 2011 (DAN fourni par l’agence spatiale fédérale russe ; I. Mitrofanov, Institut de recherches spatiales ; HEND sur Mars Odyssey et la glace détectée en 2002 ; Phoenix en 2008 ; principe des neutrons et comparaison du billard ; prospecteurs de pétrole ; modes passif et actif ; hanches droite et gauche ; impulsions d’une microseconde, dix par seconde, dix millions de neutrons, dix millions d’impulsions ; propos de M. Litvak ; 50 cm ; un dixième de pour cent ; minéraux hydratés à Gale ; instrument de reconnaissance ; propos de S. Saveliev sur la coopération) ; NASA, page des instruments de Curiosity (DAN, hydrogène jusqu’à environ un mètre, sensibilité d’un dixième de pour cent) ; ESA, « Mars500: study overview » (IBMP ; raisons des simulations au sol ; 105 jours en 2009 ; six candidats et leurs nationalités et compétences ; juin 2010 ; modules ; contacts et délai de vingt minutes ; alimentation ; étapes simulées ; deux groupes de trois ; entretien, urgences et études ; fin le 4 novembre 2011). La NASA donne pour DAN une profondeur d’environ 50 cm dans l’article du JPL et « jusqu’à un mètre » sur la page des instruments ; nous retenons la première, plus détaillée. Les citations sont traduites de l’anglais.

Chapitre 8 · 1992 – 2022 Roscosmos et ExoMars

L’Union soviétique disparaît en 1991, son programme spatial lui survit. Une agence russe, puis une corporation d’État, en héritent. Sa dernière grande aventure martienne se fait avec l’Europe, jusqu’à la rupture de 2022.

D’une agence à une corporation

Une agence spatiale russe est créée en 1992, après la dissolution de l’Union soviétique. Le 13 juillet 2015, une loi fédérale crée la corporation d’État pour les activités spatiales Roscosmos. Un décret de décembre 2015 dissout l’Agence spatiale fédérale, dont les fonctions passent à la nouvelle corporation à partir du 1er janvier 2016 ; celle-ci absorbe aussi la Corporation unifiée des fusées et de l’espace.

ExoMars

Avec l’Agence spatiale européenne, Roscosmos devient partenaire du programme ExoMars. Le 14 mars 2016, une fusée russe Proton-M emporte l’orbiteur Trace Gas Orbiter et le démonstrateur Schiaparelli ; l’orbiteur se place autour de Mars le 19 octobre 2016 et y travaille toujours. La seconde mission, qui devait déposer le rover européen Rosalind Franklin avec un module de descente russe, doit décoller en septembre 2022.

Le 17 mars 2022, après l’invasion de l’Ukraine par la Russie, le Conseil de l’ESA suspend la coopération avec Roscosmos sur cette mission ; en juillet 2022, il l’annule. L’Europe construira son propre atterrisseur, en réutilisant certains équipements fabriqués pour le module de descente russe.

Sources : loi fédérale russe n° 215-FZ du 13 juillet 2015 et décret présidentiel de décembre 2015, tels que rapportés par l’agence TASS et SpaceDaily (création de la corporation, dissolution de l’Agence spatiale fédérale au 1er janvier 2016, absorption de la Corporation unifiée des fusées et de l’espace) ; NASA History, « 25 Years of Continuous Robotic Mars Exploration » (ExoMars 2016, mission conjointe ESA-Roscosmos, orbite du 19 octobre 2016) ; ESA, « ExoMars Factsheet » (lancement du 14 mars 2016 sur Proton-M) ; ESA, « ExoMars suspended », 17 mars 2022 ; ESA, « FAQ: The rebirth of ESA’s ExoMars Rosalind Franklin mission » (lancement prévu en septembre 2022, annulation de juillet 2022, réutilisation d’équipements du module russe). La date de 1992 pour la création de l’agence russe n’a pu être confirmée que par une source tertiaire, qui donne le 25 février 1992.