La sonde russo-européenne ExoMars est en route pour Mars mais le chemin est long : environ 500 millions de kilomètres. Et sur cette route, il faut de temps en temps corriger la trajectoire.

Une nouvelle manœuvre de correction de trajectoire

Une brève mise en route du moteur principal d’ExoMars a été faite le 18 Juillet pour le tester une première fois. La performance n’a pas été comme attendu en raison d’une mauvaise configuration, donc un test de répétition a été refait le 21 Juillet, qui lui, a fonctionné parfaitement.

Le 28 juillet dernier, ExoMars a allumé son moteur principal pendant 52 minutes.

Ce nouvel ordre d’allumage a été téléchargé à bord de la sonde 48h auparavant, et sa durée a été soigneusement calculée pour minimiser la consommation de carburant pour l’ensemble global de la croisière et les manœuvres de capture en orbite.

Cette grande manœuvre, prévue avant le lancement du 14 mars, grâce aux carburants emportés dans le satellite, a fourni environ 95% de la force propulsive nécessaire pour corriger la trajectoire de la sonde ExoMars vers la planète rouge qu’elle doit atteindre le 19 octobre prochain. Elle avait alors déjà parcouru 335 millions de kilomètres depuis son décollage.

« Le moteur a fourni environ la même force que celle nécessaire pour soulever un poids de 45 kg dans une salle de remise en forme, et il a fonctionné environ 52 minutes, de sorte que c’est une poussée très importante», a expliqué Silvia Sangiorgi, directeur adjoint des opérations du satellite à Darmstadt en Allemagne, à l’ESOC, le centre de contrôle de l’ESA.

Une manœuvre de «nettoyage» est prévue le 11 août pour guider plus précisément le module de démonstration d’atterrissage Schiaparelli vers son site d’atterrissage. Les « petites » manœuvres de finition sont prévues pour le 19 septembre et le 14 octobre avant la séparation de l’orbiteur d’ExoMars, le Trace Gas Orbiter (TGO) et le lander Schiaparelli, prévue le 16 octobre

Une technique de navigation ultra-précise

Le calcul de la manœuvre a été fait avec l’aide d’une technique de navigation ultra-précise qui identifie la position de l’engin avec une précision à moins de 1000 m, à une distance de 150 millions de km de la Terre, comparable à la détection de l‘emplacement d‘un objet à Singapour depuis l’Allemagne, à la précision d’environ 5 cm.

Pour réaliser ce niveau étonnant de précision, les experts de l‘ESA se servent des quasars, les objets les plus lumineux dans l‘univers, comme « calibreurs » dans une technique connue sous le nom de Delta-Differential One-Way Ranging, ou delta-DOR, une télémétrie permettant le calcul de distances très précises. En plus de leur luminosité extrême, vus de la Terre, les quasars semblent fixes dans le ciel et leurs positions peuvent être cartographiées avec une haute précision, les rendant très utiles comme points de référence pour la navigation de vaisseaux spatiaux. Dans la technique de delta–DOR, les signaux radios d‘ExoMars/TGO sont reçus par deux stations au sol, une à Norcia en Australie et une à Cebreros en Espagne, et la différence dans les temps de l‘arrivée de signal est mesurée avec précision. Ensuite, les erreurs dues à l’atmosphère terrestre (elle affecte tous les signaux radios passant) sont dérivées en poursuivant simultanément des signaux radios d‘un quasar. Les ingénieurs peuvent appliquer ces derniers comme corrections au signal reçu d‘ExoMars/TGO, fournissant sensiblement plus de difficulté précise sur sa position.
Pour localiser avec précision ExoMars/TGO, l’ESA a utilisé le quasar P1514–24.

« En octobre, pendant la semaine critique finale avant l’arrivée sur Mars, nous ferons deux observations de delta–DOR quotidiennement » a déclaré Mattia Mercolino, responsable des activités de delta–DOR à l’ESOC. « Dans l‘avenir, avec les améliorations de technologie actuellement prévues, nous devrions être capables de descendre la précision à juste 150 m à 150 millions de kilomètre. »