Un problème tenace avec les planètes est qu’elles sont tellement grandes: envoyez un vaisseau spatial à un patch d’une planète et inévitablement, certaines des choses que vous apprenez ne s’appliqueront que là.
Cette lutte est particulièrement difficile lorsque les scientifiques réfléchissent à atmosphère et météo de la planète. Par définition, ce sont des phénomènes mondiaux, et ils interagissent avec d’autres phénomènes mondiaux de manière complexe.
Cette énigme est la raison pour laquelle, malgré une riche histoire d’observations de Mars, les scientifiques se demandent encore comment fonctionne réellement l’atmosphère de la planète – de haut en bas, de pôle en pôle, de l’aube au crépuscule et vice versa.
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Si tout se passe bien, une mission d’un pays qui est un nouveau venu dans la science planétaire commencera bientôt à rassembler les données dont les scientifiques ont besoin pour une compréhension véritablement mondiale de l’atmosphère martienne. le Les Émirats arabes unis (EAU) prévoient de lancer leur premier vaisseau spatial interplanétaire, appelé Emirates Mars Mission ou Espérer, mardi 14 juillet, avec un décollage prévu à 16 h 51 EDT (2051 GMT).
Ensuite, la mission de 200 millions de dollars embarquera pour une croisière de sept mois vers Mars, se mettant en orbite autour de la planète rouge au début de 2021. Hope devrait observer Mars pendant au moins une année martienne complète (un peu moins de deux années terrestres) car cela fonctionne pour comprendre la Atmosphère martienne.
Si le vaisseau spatial arrive avec succès – ce que l’équipe sait bien que c’est une proposition difficile – les Émirats arabes unis deviendront la cinquième ou la sixième entité à orbiter autour de Mars, selon la façon dont le calendrier de la mission se compare à celui de la Chine. Atterrisseur Tianwen-1 Mars, également lancé cet été.
S’appuyer sur l’héritage humain de l’exploration de Mars
Une douzaine d’orbiteurs ont déjà travaillé sur Mars, et Hope a été délibérément conçu en tenant compte de l’histoire d’un demi-siècle des vaisseaux spatiaux envoyés sur Mars. Néanmoins, le personnel de la mission a voulu éviter le risque de rester dans les limites de ce que d’autres projets ont fait.
« Nous apprenons toujours des missions précédentes », a déclaré à Space.com Mariam Al Shamsi, directrice du département des sciences spatiales du Centre spatial Mohammed bin Rashid des EAU, qui dirige la mission Hope. « Il n’y a pas de mission parfaite, donc chaque mission qui vient apprend des missions précédentes. » Dans le cas de Hope, la mission a appris en particulier de la NASA Atmosphère de Mars et évolution volatile (MAVEN) orbiteur, les scientifiques ont dit.
« La science de la mission est très complémentaire à d’autres missions qui se sont rendues sur Mars », a déclaré à Space.com Hessa Al Matroushi, responsable des données scientifiques et de l’analyse pour la mission au Mohammed Bin Rashid Space Center. « Mais cela les complète, cela ajoute plus de compréhension aux lacunes qui avaient été démontrées. »
Afin de trouver cet équilibre, les ingénieurs devenus scientifiques à la tête de la mission devaient comprendre la portée de l’exploration de Mars à ce jour, ce qui signifiait consulter la communauté scientifique de Mars. Après ce processus, les dirigeants de Hope ont conclu que le l’atmosphère était l’endroit où se concentrer pour trouver ce bon endroit.
Ensuite, il a commencé à concevoir le vaisseau spatial lui-même.
« Vous ne voulez pas envoyer deux vaisseaux spatiaux qui mesurent les mêmes choses, peu importe leur importance », a déclaré à Space.com Bruce Jakosky, un scientifique du projet sur la mission Hope et l’investigateur principal de MAVEN. « Ce qui est nouveau, c’est de prendre des mesures dont nous ne savions tout simplement pas qu’elles devaient être faites auparavant, et en ce sens, elles s’appuient sur tout ce qui précède. »
Dans le cas de Hope, le personnel de la mission a réalisé qu’en utilisant des instruments similaires à ceux à bord de MAVEN et d’autres vaisseaux spatiaux, mais en plaçant le vaisseau spatial sur une orbite complètement unique, la mission serait en mesure de résoudre certaines questions cruciales sur l’atmosphère martienne.
Une atmosphère d’espoir
Le vaisseau spatial Hope transporte trois instruments: des spectromètres ultraviolets et infrarouges, plus un imageur sensible à la lumière optique et ultraviolette. Ces instruments sont emballés sur un vaisseau spatial qui se réveille à 3000 livres. (1 350 kilogrammes) et nécessite environ sept mois pour se rendre sur Mars, où il se concentrera sur la mince atmosphère dominée par le dioxyde de carbone de la planète rouge.
Bien que les scientifiques aient déjà obtenu des données atmosphériques d’une multitude de vaisseaux spatiaux, Hope apporte quelque chose de nouveau à la table: il orbite sur l’équateur de la planète. « Notre unicité vient de l’orbite », a déclaré Al Shamsi. Cette orbite est ce qui donne au vaisseau spatial sa capacité de voir comment les conditions dans la basse atmosphère changent avec le temps sur Mars.
« Ce que fait cette mission, c’est qu’elle nous permet de bien comprendre l’atmosphère martienne tout au long de la journée », a déclaré Sarah Al Amiri, responsable scientifique de la mission et ministre d’État des Émirats arabes unis pour les sciences avancées, lors d’une conférence de presse le 9 juillet. « Il couvre donc toutes les régions de Mars à toutes les heures locales de Mars, et c’est une compréhension globale qui comble le fossé des changements dans le temps à travers les différentes saisons de Mars tout au long d’une année. »
Mais Hope étudiera toute l’atmosphère, pas seulement atmosphère inférieure, où le temps se déroule. En particulier, cela aidera les scientifiques à comprendre ce qui se passe dans une couche appelée la thermosphère, qui se situe entre la haute et la basse atmosphère, à environ 60 à 120 miles (100 à 200 kilomètres). Ici, le gaz est influencé par ce qui se passe près de la surface de Mars et dans la haute atmosphère.
« La thermosphère, c’est en quelque sorte le point de transition entre la haute atmosphère et la basse atmosphère », a déclaré à Space.com Fatma Lootah, directrice de Hope instrument science. « Il est donc très intéressant de regarder ce qui se passe là-bas. » En particulier, les scientifiques veulent que les données de Hope les aident à connecter ce qui se passe dans les atmosphères supérieures et inférieures, plutôt que de regarder les couches isolément.
Plus de potentiel scientifique
que si le vaisseau spatial bat toutes les chances et parvient avec succès sur la planète rouge, cela aidera également de nombreuses autres recherches.
Une partie de cela est intégrée aux objectifs principaux de la mission. Par exemple, l’orbite de Hope positionnera également le vaisseau spatial pour photographier régulièrement le bulle floue d’hydrogène jaillissant de la planète. MAVEN a repéré cette structure à son arrivée, mais n’a pas pu imaginer la bulle régulièrement.
« Ces photos sont très cool à regarder », a déclaré Lootah. « Ils sont comme une sorte de halo lumineux autour de la planète. Ils sont donc très beaux à voir, et je suis vraiment excité de voir ces images transparaître. »
Ces images pourraient également aider les scientifiques à comprendre comment Mars perd son atmosphère. Une fois, avant que la planète rouge ne soit tout à fait rouge, elle avait une atmosphère épaisse et humide comme celle de la Terre, mais maintenant elle a disparu. Et encore, l’atmosphère lentement glisse loin du remorqueur gravitationnel de la planète, dérivant dans l’espace pour former ce halo.
Et, bien sûr, il y a le fait habituel de la science: que même les meilleurs scientifiques ne peuvent pas prédire les subtilités d’une planète. « Chaque mission, chaque nouvel instrument que nous avons piloté a découvert des choses sur lesquelles nous ne savions même pas », a déclaré Jakosky. « Vous concevez une mission pour faire des mesures afin de répondre à certaines questions spécifiques, et vous concevez les instruments pour qu’ils puissent faire les mesures que vous cherchez à obtenir. Avec la plupart des missions scientifiques, et certainement avec les missions sur Mars jusqu’à au début, je pense que tout le monde serait déçu si c’était tout ce que nous avions. «
Une occasion potentielle pour ces découvertes surprises provient d’événements aléatoires comme tempête de sable. « Je pense aussi que la chose la plus excitante est lorsque vous obtenez quelque chose d’intéressant dans les données auxquelles vous ne vous attendiez pas, et nous les appelons des événements épisodiques », a déclaré Lootah. « C’est très excitant à voir, et comme cela va couvrir une grande partie de la planète, nous pourrons voir plus d’événements épisodiques. C’est donc aussi quelque chose à espérer. »
Même les données que les scientifiques s’attendent à voir finiront par soutenir les découvertes au-delà des limites de la mission Hope elle-même, a souligné Al Matroushi, affirmant que les Émirats arabes unis ont délibérément décidé de mettre toutes les données de Hope à la disposition du public pour cette raison.
« La mission a été développée pour nos objectifs, mais les données peuvent être utilisées pour répondre à de nombreuses questions scientifiques », a-t-elle déclaré. « Je serais très heureux et enthousiaste de voir quel type de chercheurs scientifiques pourront tirer parti des données que la mission fournira. »
Mais plus que cela, les scientifiques de Hope espèrent simplement pouvoir travailler avec des données de leur propre vaisseau spatial pour la première fois après des années de pratique sur des données d’autres missions et des données hypothétiques, a déclaré Lootah. « Je pense que ça va juste être un sentiment surréaliste. »
C’est aussi pourquoi le lancement du 14 juillet n’est pas l’événement principal de l’équipe. « Je pense que les gens sont ravis du lancement, et nous le sommes tous », a déclaré Al Matroushi. Mais le lancement est pâle par rapport à l’arrivée sur Mars en février 2021. « Voir la première photo de la sonde, ce serait le moment le plus excitant, car c’est là que commence notre travail. »
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